автореферат диссертации по металлургии, 05.16.01, диссертация на тему:Усталостные свойства хромистых сталей, упрочненных нитроцементацией

На правах рукописи

ШАПОВАЛОВА ЮЛИЯ ДАНИЛОВНА

УСТАЛОСТНЫЕ СВОЙСТВА ХРОМИСТЫХ СТАЛЕЙ, УПРОЧНЁННЫХ НИТРОЦЕМЕНТАЦИЕЙ

05.16.01 - Металловедение и термическая обработка металлов

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Курск-2004

Работа выполнена на кафедре «Оборудование и технология сварочного производства» в ФГОУ ВПО «Курский государственный технический

университет»

Научный руководитель - доктор технических наук,

профессор Колмыков В.И.

Официальные оппоненты: доктор технических наук

Осинцев Александр Николаевич кандидат технических наук Пивовар Наталья Анатольевна Ведущая организация: ОАО «Курскагромаш»

Защита состоится « 1 » июля 2004 года в 13.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.105.01 при «Курском государственном техническом университете» по адресу: 305040 г. Курск, ул. 50 лет Октября, 94

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Курского государственного технического университета

Автореферат разослан » МАЯ_2004 г.

Учёный секретарь диссертационного совета к. т. н., доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. С каждым годом возрастают требования к надёжности деталей, узлов машин и механизмов, применяемых в промышленности, сельском хозяйстве и других отраслях народного хозяйства страны. Это определяет повышенные требования к подбору конструкционных сталей и выбору технологий их обработки, обеспечивающих реализацию резервов прочности, в том числе усталостной прочности.

Большое число деталей машин и элементов конструкций работает в режиме повторно-силового нагружения и подвержены усталостному разрушению. Усталостное повреждение, являясь локальным, не сопровождается какими-либо видимыми эффектами и разрушение детали кажется внезапным, поэтому особенно опасным и могущим привести к катастрофическим последствиям. Повышение усталостной прочности сталей является весьма важной и актуальной задачей, тем более, что усталость металла является одной из главных причин, наряду с изнашиванием, вызывающих отказы машин в сельском хозяйстве, на транспорте и других отраслях.

Изучение усталостных явлений в металлах требует длительных и дорогостоящих экспериментов, так как традиционные методы определения предела усталости металла требуют испытания до разрушения большого числа однотипных специальных образцов, дорогого и сложного оборудования.

В последние годы разработан и успешно опробован неразрушающий метод измерения предела усталости ферромагнитных материалов, основанный на регистрации изменения магнитных свойств поверхностных слоев металла при знакопеременной нагрузке. Использование этого метода позволяет многократно ускорить испытания на усталость и, самое главное, позволяет исследовать влияние различных методов упрочняющей обработки на одних и тех же образцах и, таким образом, получать с большой степенью достоверности сведения о влиянии такой обработки на усталостные характеристики металла.

Химико-термическая обработка является эффективным методом повышения усталостной прочности стали, так как воздействует на поверхностные слои металла, в которых как раз концентрируются максимальные напряжения от внешних нагрузок и возникают различного рода дефекты на разных масштабных уровнях.

Одним из современных прогрессивных методов химико-термической обработки сталей является нитроцементация, т. е. одновременное насыщение поверхности металла азотом и углеродом. Нитроцементация значительно повышает твёрдость, износостойкость и другие свойства стали, однако усталостные характеристики нитроцементованных слоев изучены недостаточно. Нет ясности о взаимосвязи степени насыщения стали диффундирующими элементами с параметрами усталости нитроцементованного слоя, не ясна роль структуры нитроцементованного слоя в определении этих параметров.

Выяснение этих и некоторых других вопросов, связанных с усталостью нитроцементованных сталей, является весьма актуальной задачей, решение которой связано с оптимизацией технологических процессов нитроцементации конкретных деталей с учетом характеристик циклической прочности и трещиностойкости, что в конечном итоге позволит повысить надёжность •"Т""-тг?" м нптг"г

Цель и задачи исследования. Повышение усталостных свойств хромистых сталей путём насыщения поверхностных слоев азотом и углеродом, научное обоснование и разработка технологии нитроцементации для повышения долговечности и надёжности деталей.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: на основании систематизирования и обобщения литературных данных и собственных исследований выбрать методы и средства для изучения усталостных характеристик поверхностных слоев металла;

исследовать особенности структурообразования в поверхностных слоях среднеуглеродистых сталей с различным содержанием хрома при обработке в азотисто-углеродном пастообразном карбюризаторе;

исследовать влияние режимов нитроцементации и сопутствующей термообработки хромистых сталей на характеристики усталости и трещиностойко-сти поверхностных слоев;

изучить влияние структуры, состава и механических свойств нитроцементо-ванных слоев на их усталостные характеристики и сформулировать требования, предъявляемые к хромистым сталям для получения максимальной усталостной прочности;

разработать технологию упрочнения нитроцементацией детали, работающей при больших знакопеременных нагрузках (коленчатого вала) и наметить пути дальнейшего развития методов поверхностного упрочнения деталей машин для повышения их усталостной прочности и надёжности эксплуатации.

Методы исследований.. Для определения усталостных характеристик сталей были использованы неразрушающий метод с применением установки оригинальной конструкции и стандартный метод Локати (машина УКИ - 6000). Исследование физико-механических свойств сталей до и после нитроцементации производилось с использованием металлографического (МИМ-8), дюраметрического (ИТ-7-Р «Викксрс», ПМТ-5) и рентгеноструктурного (ДРОН - 3) анализов. Содержание азота и углерода в нитроцементованных слоях определяли на атомио-эмиссионном спектрометре SA -2000 (Surface Anallyzer) фирмы LECO, дислокационную структуру исследовали методом внутреннего трения с использованием обратного крутильного маятника с автоматической регистрацией числа колебаний и прецизионной регулировкой температуры. Статистическая обработка и анализ результатов экспериментальных исследований производилась с использованием

пвэм.

Научные положения, выносимые на защиту

- результаты исследований влияния нитроцементации в пастообразном азоти-сто-углеродном карбюризаторе хромистых сталей ЗОХ и 30X13 на усталостные свойства неразрушающим методом;

- зависимости усталостных характеристик хромистых нитроцементованных сталей от распределения азота и углерода, структуры диффузионных слоев и сердцевины.

Научная новизна.:

- на основе комплексного изучения процесса насыщения craieft с различным содержанием хрома (от_1% до 13%, вес) в пастообразной азотисто-углеродистой

среде в зависимости режимов обработки показана возможность получения твёрдых карбонитридных покрытий, как при азотировании, и глубинных диффузионных слоев, как при цементации.

- впервые доказана возможность определения усталостных свойств сталей на одном и том же образце до и после обработки неразрушающим экспресс-методом, что значительно повышает достоверность измерений и сокращает длительность испытаний.

- экспериментально установлена взаимосвязь между распределением азота и углерода в нитроцементованном слое, структурой и усталостными свойствами хромистых сталей.

- показана возможность оптимизации в соответствии с условиями службы механических свойств хромистых сталей с учётом показателей усталости путём выбора режимов обработки.

- показана отрицательная роль хрупкой карбонитридной зоны на поверхности нитроцементованных слоев хромистых сталей, способствующая лёгкому образованию трещин при циклическом нагружении и снижающая усталостные свойства.

- показано, что высокий предел усталости нитроцементованных сталей обуславливается напряжениями сжатия первого и второго рода, а также закреплением дислокаций межзёренными границами и атомами примесей, имеющих место в нит-роцементованных слоях хромистых сталей.

Практическая значимость. Для стали ЗОХ, широко применяемой в машиностроении, для повышения усталостной долговечности и износостойкости при низкотемпературной нитроцементации (650°С в течении 3-х часов) предел усталости повысился на 55% и составил 460 МПа (против 295 МПа в исходном состоянии). При этом долговечность при = 500 МПа на порядок выше, чем для образцов до обработки, а показатели трещиностойкости выше на 7%.

Для стали 30X13 при высокотемпературной цементации (900°С) с последующей закалкой в масле (при 880°С) без отпуска было получено увеличение предела усталости на 10% и показателей трещиностойкости на 15%.

Результаты исследований внедрены на ОАО «Лгромаш», г. Курск и получен положительный эффект.

Достоверность результатов. Достоверность результатов исследований, основных положений и выводов диссертации определяется корректностью постановки задачи, обоснованностью использования теоретической зависимости и комплексными взаимодополняющими современными методами исследований. Достоверность результатов работы подтверждается также согласованностью с результатами других исследователей, работающих в данной области, и проверкой разработанного способа усталостной прочности хромистых сталей в производственных условиях.

Личный вклад автора:

- установлено, что в зависимости от режимов обработки хромистых сталей с различным содержанием хрома (от 1% до 13%, вес) в пастообразной азотисто-углеродистой среде, возможно получить либо твёрдые карбонитридные покрытия, как при азотировании, либо глубинные диффузионные слои, как при цементации;

- установлена взаимосвязь между распределением азота и углерода в нитроцементованном слое, структурой и характеристиками усталости хромистых сталей;

- на основе экспериментальных исследований показана возможность оптимизации механических свойств хромистых сталей с учётом показателей усталости путём выбора режимов обработки;

- показана отрицательная роль хрупкой карбонитридной зоны на поверхности нитроцементованных слоев хромистых сталей, снижающей усталостные свойства и инициирующей образование усталостной трещины.

Апробация работы. Положения работы докладывались на научных конференциях в государственном университете нефти и газа им. И.М. Губкина (г. Москва, 2001 г.), Курском государственном техническом университете (2002,2003гг), Курской государственной сельскохозяйственной академии им. И.И. Иванова (20022004гг).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 работ.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, библиографического списка и приложения. Общий объём 126 страниц, в том числе 12 страниц приложения. В состав диссертации включены 12 таблиц, 32 иллюстрации, библиографический список, включающий 128 наименований, в том числе 16 на иностранных языках.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, рассмотрена концепция проблемы повышения усталостной прочности стальных деталей, приведена краткая аннотация работы.

В первой главе проведен анализ литературных данных по усталостной прочности металлических материалов и способам её повышения. При циклических нагрузках имеет место локальная повторная пластическая деформация отдельных, наиболее неблагоприятно ориентированных по отношению к силовому полю кристаллов, сопровождающаяся т. и., циклическим наклёпом. Это явление приводит к постепенному падению прочности и подготавливает условия для возникновения усталостной трещины и, в конечном итоге, для разрушения металла.

Усталостные испытания, принятые в настоящее время, отличаются очень большой продолжительностью и весьма низкой точностью.

Известно, что усталостная прочность стали во многом определяется пределом текучести, размерами зёрен металла, фазовым составом и некоторыми другими характеристиками.

Химико-термическая обработка (цементация, нитроцементация, азотирование) заметно повышает усталостные характеристики сталей, так как благоприятным образом изменяет структуру поверхностных слоев, повышает предел текучести и, самое главное, создаёт в них остаточные напряжения сжатия, работающие против растягивающих напряжений от внешних нагрузок.

Для поверхностного упрочнения хромистых сталей наиболее целесообразно использовать нитроцементацию, так как совместная диффузия азота и углерода способствует ускорению процесса и повышает прокаливаемость диффузионных

слоев. Нитроцементация с использованием пастообразного карбюризатора на основе жслезосинеродистого калия и аморфного углерода (сажи) отличается простотой и дешевизной и позволяет проводить обработку в широком диапазоне температур (550...950 ° С), варьируя процесс от практически чистого азотирования до цементации.

В заключение главы сформирована цель и задачи исследования.

Во второй главе приводятся материалы по методике определения состава, структуры и свойств нитроцементованных сталей с различным содержанием хрома, применённых для исследования. Ускоренный неразрушающий метод определения предела усталости металлов, используемый в диссертации, основан на измерении магнитных эффектов, возникающих при циклическом нагружении ферромагнитных материалов. В отличие от традиционных методов определения усталостных характеристик, связанных с разрушением образцов исследуемых металлов, электроиндуктивный экспресс-метод исключает их разрушение. Один и тот же образец можно испытывать до и после упрочняющей обработки, что представляет значительный интерес для определения действительного эффекта упрочнения, так как исключает влияние неоднородности состава, исходной структуры, неметаллических включений и других факторов.

Этот метод позволяет измерять усталостные характеристики тонких поверхностных слоев, где, как известно, зарождаются усталостные трещины, в связи с чем он удобен при исследовании химико-термической обработки стали. Экспресс-метод в 30...40 раз сокращает время усталостных испытаний, в 20...25 раз уменьшает металлоёмкость образцов для усталостных испытаний (погрешность измерения предела усталости составляет не более 5%).

Сопоставление результатов определения предела усталости некоторых хромистых сталей неразрушающим экспресс-методом и стандартным методом Локати показывает достаточное совпадение этих результатов.

Для нитроцементации исследуемых сталей на основе анализа химических реакций, протекающих в насыщающей среде и на поверхности стали, принят карбюризатор следующего состава (% вес): (ЫНгЬ СО-15; железосинеродистый калий K4Fe(CN)s-15; углекислый барий. ВаСОз-15;сажа (аморфный углевод)-55, жидкая составляющая-карбометилцеллюлоза (КМЦ). Карбюризатор в виде густой пасты наносится на упрочняемую поверхность и высушивается. После этого детали (образы) с нитроцементующим покрытием можно помещать в любую безкислородную среду для нитроцементационного отжига.

В работе нитроцементацию образцов сталей ЗОХ и 30X13 производили в контейнере с нейтральным наполнителем в виде чугунной стружки в широком диапазоне температур от 500 до 900 °С при различных выдержках. Изучение микроструктуры названных сталей после нитроцементации позволило определить оптимальные режимы насыщения, при которых получаются диффузионные слои максимальной глубины.

В третьей главе представлены результаты экспериментального исследования влияния нитроцементации на усталостные свойства хромистых сталей ЗОХ и 30X13 и их обсуждение.

Были определены пределы усталости образцов сталей ЗОХ и 30X13 в нормализованном состоянии, которые использовались как исходные данные при исследо-

вании влияния нитроцементации на усталостные свойства этих сталей. Нитроце-ментация образцов с известными а.| проводилась по разным режимам (высокотемпературная и низкотемпературная) в карбюризаторе приведенного выше состава. Результаты измерения предела усталости нитроцементованных сталей приведены в таблицах 1 и 2.

Таблица I

П редел усталости стали ЗОХ после нитроцементации по различным режимам

№ опы та Режим обработки Значение о".!, МПа

до обраб. после обраб.

1 Нитроцементация (950"С, Зч) + закалка (860°С в масле) — без отпуска 295 285

2 Нитроцементация (900°С, Зч) + закалка (860°С в масле) + отпуск (500°С, 2 ч) 328 265

3 Нитроцементация (900°С, Зч) + закалка (860°С в масле) + отпуск (600°С, 2 ч, охлаждение в воде) 322 347

4 Нитроцементация (650°С, 1ч) 318 300

5 Нитроцементация (650°С, 2ч) 322 400

6 Нитроцементация (650°С, Зчаса) > 322 460

7 Нитроцементация (650°С,4 часа) 320 460

Таблица 2

Пред Ха опы та ел усталости стали 30X13 после нитроцементации по Режим обработки различным режимам Значение а'.), МПа

до обраб. после обраб.

1 Нитроцементация (900°С,Зч) + закалка (880°С в масле) - без отпуска 375 390

2 Нитроцементация (900°С, Зч) + закалка (900°С в масле) + 01 пуск (500°С, 2 ч) 416 386

3 Нитроцементация (900°С, Зч) + закалка (880°С в масле) + отпуск (600сС, 2 ч) 422 375

4 Нитроцементация (650°С, 1ч) 375 320

5 Нитроцементация (650"С, 2ч) 435 320

6 Нитроцементация (650°С, Зчаса) 375 280

7 Нитроцементация (650°С,4 часа) 372 280

Результаты эксперимента показывают, что для стали ЗОХ высокотемпературная нитроцементация (Ц > 700 °С) с последующей закалкой не приводит к увеличению предела усталости образцов, напротив, она приводит к снижению этого показателя. Низкотемпературная обработка (1у<700 °С) обеспечивает заметное повышение предела выносливости стали ЗОХ. При закалке этой стали с температуры 880 °С в масле с последующей нитроцементацией в пастообразном азотисто-углеродном

карбюризаторе при температуре 650 °С в течение 3-х часов. Предел усталости повышается почти в 1,5 раза по сравнению с исходным (нормализованным) состоянием (460 МПа против 320 МПа).

Нитроцементация нержавеющей стали 30X13 привела к совершенно иным результатам. Низкотемпературная нитроцементация стали 30X13, в отличие от стали ЗОХ, не только не обеспечила повышение предела усталости, но привела к существенному снижению этого показателя. При высокотемпературной обработке: нитро-цементации при 900 °С и закалке с 880 °С в масле, было получено незначительное увеличение предела усталости против нормализованного состояния.

Эксперименты показывают, что на усталостную прочность нитроцементован-ной стали ЗОХ существенно влияет длительность насыщения при 650 °С, а на предел усталости высокохромистой стали 30X13 влияет температура отпуска после нитроцементации (900 °С)и закалки (880 °С в масле).

а)

Рл 1,6

1.4

1.2

1,0 —

О 1 2 3 4 5

Длительность нитроцементации, ч

Рис.1 Зависимость относительного предела усталости р л сталей от указанных режимов термообработки: а) ЗОХ; б) 30X13

Проведены исследования влияния нитроцементации на трешиностойкость сталей ЗОХ и 30X13. Известно, что предел усталости служит оценкой прочностных свойств металла на первой стадии усталостного процесса, надёжность его на второй стадии (на стадии роста усталостной трещины) оценивается критерием

При испытании материалов с поверхностным упрочнением общепринятый метод определения К)с с использованием образцов с пророщенной трещиной неприменим, так как глубина этой трещины значительно больше толщины упрочнённого слоя. Оценка показателя трещиностойкости проводилась с использованием известных соотношений между o.j, Оо^и К|С (по B.C. Ивановой).

К/г = 40.3

°~-i/cro г

при 0,3 < ст_, /а0 2 <0,5

0.11 + 0.2б(сг_, /сг0 2)

Расчёт параметров КДУР проведен по соотношениям через постоянную разрушения Д= 0,11 (для сталей)

Д; К15-К1СД|/2; К1.2-Кв Д 1/4; К2.3 - К,5: Д ш; К]г5-К1С:Д ,/8;

Характеристики КДУР хромистых сталей.

Таблица 3

Сталь Кю. п К,5 к,.2 К2.з К,г,

МПа МПа МИа МПа МПа МПа

4м 4м 4м 4м 4м 4М

ЗОХ 76,9 3,46 8,4 25,3 14,6 43,9 66,9

30X13 85,6 3,17 9,4 28,3 16,3 42,1 74,6

Результаты показывают (табл. 3), что нитроцементованная сталь 30X13 имеет несколько более высокую трещиностойкость, чем сталь ЗОХ, что можно объяснить особенностями структуры их диффузионных слоев.

Далее в главе рассмотрено влияние состава и структуры диффузионных слоев нитроцементованной стали ЗОХ на усталостную прочность. Распределение элементов по сечению диффузионного слоя образца этой стали, нитроцементованной по режиму, обеспечивающему максимальное значение предела усталости, получено с использованием агомно-эмиссионного спектрометра. Оно показывает (рис.2а), что превышение концентрации углерода над марочным имеет место на глубине до 250 мкм, в то время как повышенная концентрация азота простирается на глубину до 20 мкм. На эту же глубину простирается карбонитридная зона (рис. 26)

Рис.2 Распределение элементов нитроцементованного слоя стали ЗОХ (а) и микроструктура стали (б) (х200)

Характерный профиль распределения концентрации С и N по сечению диффузионного слоя свидетельствует о том, что процесс насыщения в принятом карбюризаторе сдвинут в сторону цементации.

Поверхность нитроцементованной стали имеет ярко выраженную тонкую (10... 15 мкм) нетравящуюся полоску (рис. 26), представляющую собой карбонит-ридный слой Рез(Ы,С), обладающий хорошим сопротивлением износу и менее хрупкий, чем чистые карбиды железа или нитриды После охлажде-

ния стали в воде структура нитроцементованного слоя состоит в основном из мартенсита. Усталостные явления развиваются в мартенситной структуре и определяются её свойствами. Предел усталости слоя с такой структурой достигает = 460 МПа, который может быть получен в карбюризаторе с повышенным содержанием азота (К4Рс[С>1]6).

Глубокий карбонитридный слой, обладает большой хрупкостью и отрицательно влияет на усталостную прочность нитроцементованного изделия, так как при циклическом нагружении в нём быстро развивается усталостная трещина, простирающаяся на всю глубину этого слоя (рис.3)._

Рис. 3 Усталостная трещина в карбонитридном слое (х 1000)

Предел усталости стали с глубоким карбонитридным слоем (~ 150 мкм) снижается до о.) =216 МПа, поэтому для достижения высокой усталостной прочности нитроцементованных изделий при их упрочняющей обработке необходимо стремиться к получению диффузионных слоев с минимальной толщиной поверхностной карбонитридной корки или вовсе без таковой, чего можно добиться, используя карбюризаторы с пониженным содержание азота.

Общая глубина диффузионных слоев на нитроцементованных сталях(без кар-бонитридной корки) сложным образом влияет на предел усталости. При увеличении глубины диффузионного слоя на стали 30Х с 0,05 до 0,12 мм предел усталости возрастает более чем в 1,6 раза, при дальнейшем увеличении глубины нитроцемента-ции усталостная прочность остается на одном достаточно высоком уровне 460 Мпа.

Твёрдость нитроцсментованного слоя на предел усталости стали 30Х влияет незначительно. Так, например, охлаждение образцов после нитроцементации в воде обеспечивает твёрдость до НУ 1224, что более чем в два раза выше твёрдости образцов, охлаждённых после нитроцементации на воздухе (НУ 502), однако предел усталости при этом повышается только на 7%, - с 320 МПа до 347 МПа.

Максимальной усталостной прочностью, как показывают наши исследования и анализ имеющихся литературных данных, обладает нитроцементованный слой с мартенситной структурой. Эта структура обладает высоким пределом текучести с удовлетворительной пластичностью (по сравнению с карбонитридными структурами). В нитроцементованных слоях,благодаря наличию в них азота, наряду с мартенситом всегда содержится то или иное количество остаточного аустенита. В диффузионном слое стали ЗОХ, содержащем около 1% углерода, с повышением содержания азота на 0,1% количество остаточного аустенита повышается на ~ 6,5%, поэтому в структуре слоя, имеющего наивысшую усталостную прочность, содержится, как можно судить по результатам исследования распределения азота и углерода, около 10% остаточного аустенита.

Переохлаждённый азотистый аустенит очень устойчив, поэтому при охлаждении на воздухе нитроцементованных образцов непосредственно под коркой карбо-нитридов не образуются феррито-цементитные структуры, а происходит превращение аустенита в мартенсит с большим количеством остаточного аустенита. Вблизи границы с основным металлом (в областях с меньшим содержанием азота и углерода) при охлаждении аустенит распадается с образованием преимущественно бей-нитных структур.

Остаточный аустенит в нитроцементованном слое устойчив при переменной нагрузке. Микрорентгенографическое исследование показывает, что при испытании на предел усталости не наступает превращение аустенита в мартенсит.

Небольшое количество остаточного аустенита (до 20%) весьма благоприятно влияет на усталостную прочность стали, так как практически не уменьшают предела текучести и значительно уменьшают вероятность возникновения усталостных трещин Известно, что такие трещины образуются на стыке пластинок мартенсита, редко внутри пластинок и никогда в зонах деформированного аустенита. Кроме того, благоприятное действие остаточного аустенита проявляется на поздних стадиях развития усталостного процесса благодаря способности тормозить движение трещины из-за высокой пластичности.

Далее в главе приводятся результаты исследования влияния дислокационнной структуры нитроцементованных слоев на усталостную прочность хромистых сталей, полученные методом внутреннего трения Согласно современным представлениям, определяя характеристики амплитудно-зависимого внутреннего трения, можно судить о плотности дислокаций и величине энергии связи дислокаций с точечными дефектами и узлами дислокационной сетки.

Измерение внутреннего трения нитроцементованных образцов стали 30Х, проведенное на обратном крутильном маятнике, показало, что с увеличением содержания в нитроцементованном слое азота и углерода значительно увеличивается критическая амплитуда начала движения дислокаций: е„р равно 0,27 при содержании 0,32% С (исходное состояние); 0,41 при 0,68% (С+М и 0,58 при 1,35% (С+М). С увеличением содержания в нитроцементованном слое углерода и азота уменьшает-

ся стабильность дислокационной структуры металла и повышается способность рассеивать энергию без разрушения.

Данные по внутреннему трению подтверждают предположение о твёрдорас-творном упрочнении феррита диффундирующим азотом и согласуются с теорией упрочнения металла дисперсными частицами карбонитридов, выделяющихся из пересыщенного твердого раствора при его охлаждении.

Скорость охлаждения стали после нитроцементирующего отжига значительно влияет на внутренне напряжение, возникающее в диффузионном слое.

Повышенные напряжения сжатия на поверхности нитроцементованного слоя, охлаждённого в воде, предопределяют повышенный предел усталости этих образцов. Видимо, оказывают влияние и напряжения 2-го рода.

Рентгенографическими исследованиями показано, что в образцах, имеющих высокий предел усталости, а-пики на дифрактограммах с нитроцементованной поверхности имеют гораздо большую ширину, чем у образцов с меньшим пределом усталости. Это свидетельствует о более высокой степени деформации кристаллической решётки образца, имеющего более высокий предел усталости.

В четвёртой главе приводятся сведения по использованию нитроцементации для повышения усталостной прочности деталей в производственных условиях.

Была разработана технология нитроцементации деталей коленчатого вала: пускового двигателя тракторов в ОАО «Курскагромаш» для повышения их усталостной прочности.

Детали коленчатого вала были изготовлены из стали ЗОХ и подвергнуты закалке с 880°С в масле с последующей нитроцементацией при 650°С в течение 3-х часов.

Стендовые испытания опытных коленчатьгх валов показали в 1,7...2,1 раза большую долговечность по сравнению с валами, изготовленными по принятой на предприятии технологии (детали из стали 18ХГТ, подвергнутые цементации при 900°С в течение 8-ми часов, закалке с 850°С в масле и отпуску при 180°С, 2 часа).

Расчётный экономический эффект от внедрения данной технологии производства составляет 117 рублей на один коленчатый вал.

Основные результаты и выводы

1. Эксплутационная надёжность деталей, работающих в условиях циклического нагружения, может быть наиболее эффективно достигнута низкотемпературной нитроцементацией, повышающей предел текучести стали и создающей в поверхностных слоях внутреннее напряжение сжатия.

2. Для определения усталостных свойств нитроцементованных сталей наиболее рационально использовать неразрушающий экспресс-метод, основанный на измерении магнитных свойств стали, подвергаемой циклическому нагружению. Способ позволяет в 20...30 раз ускорить испытания, анализировать тонкие поверхностные слои металла и отличается более высокой точностью по сравнению со стандартным методом Локати.

3. Использование для нитроцементации сталей пастообразного карбюризатора на основе железосинеродистого калия и аморфного углерода позволяет прово-

дить упрочняющую обработку в широком диапазоне температур (от 500 до 1000°С), варьируя процесс от чистого азотирования до чистой цементации.

4. Нитроцементация сталей с различным содержанием хрома (30Х и 30X13) позволяет получать на них глубокие диффузионные слои, содержащие большое количество карбонитридов, при этом оптимальная темперагура нитроцементация стали ЗОХ - 650°С, стали 30X13 - 850°С.

5. Поверхностная обработка стали 30Х в азотисто-углеродном карбюризаторе позволяет значительно повысить предел усталости, - более чем в 1,5 раза по сравнению с исходным (нормализованном) состоянием. Нитроцементация при 650°С в течение 3...4 часов обеспечивает максимальный предел усталости этой стали, равный 460 МПа.

6. Насыщение высокохромистой стали 30X13 азотом и углеродом как при низкотемпературном, так и при высокотемпературном процессах не обеспечивает повышения предела усталости, хотя при высоких температурах на поверхности образуются глубокие диффузионные слои отличающиеся высокой твёрдостью и износостойкостью.

7. Структура нитроцементованных слоев стали 30Х во многом определяет её усталостные свойства. Наличие на поверхности твёрдой и хрупкой кабонитридной корки отрицательно сказывается на усталостной прочности, так как в ней облегчено зарождение усталостных трещин. Мартенситная структура с содержанием до 20% остаточного аустенита наилучшим образом выдерживает циклические нагрузки.

8. Высокий предел усталости нитроцементованных сталей обусловливается напряжениями сжатия, возникающими в нитроцементованных слоях в результате охлаждения после термообработки, причём в этих слоях обнаруживаются напряжения как первого, так и второго рода. Уровень этих напряжений на поверхности стали может достигать ~ 500 МПа.

9. Повышение твёрдости нитроцементованных слоев хромистых сталей весьма незначительно повышает предел усталости, - увеличение твёрдости в 2 раза увеличивает предел усталости лишь на 7%. Поэтому твёрдость не может быть характеристикой усталостных свойств нитроцементованных сталей.

10. Исследование внутреннего трения хромистых сталей показывает, что нит-роцементация способствует закреплению дислокаций в диффузионном слое, обогащенном азотом и углеродом, и повышает способность металла рассеивать энергию без разрушения при циклическом нагружении, что благоприятно сказывается на его усталостных свойствах.

11. Внедрение в производство нитроцементации хромистых сталей в карбюризаторах с малой концентрацией азотосодержащего компонента (10...15% К4Ре[СК]6) при изготовлении деталей, работающих при циклических нагрузках, позволит упростить технологию упрочняющей обработки, повысить в 1,5... 2 раза их эксплутационную надёжность и получить высокий экономический эффект.

Основное содержание диссертации изложено в следующих публикациях: 1. Якиревич Д.И., Таныгин О.Ф., Шаповалова Ю.Д. Экспресс-метод диагностики усталостных характеристик сталей и сварных соединений //Материалы научно -практической конференции. КГСХА. Курск, 2000. - С. 22-25.

2. Колмыков В.И., Шаповалова Ю.Д. Оптимизация параметров химико-термической обработки сталей по характеристикам усталости //Тезисы докладов четвёртой Всероссийской конференции молодых учёных, специалистов и студентов «Новые технологии в газовой промышленности». РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2001. - С. 24-25.

3. Колмыков В.И.,Шаповалова Ю.Д., Шкурков А.Ю. Влияние термической обработки на предел выносливости и статическую трещиностойкость стали ЗОХ //Региональный сборник научных трудов «Сварка и родственные технологии в машиностроении и электронике». КурскГТУ. Курск, 2003. - С. 54-59

4. Колмыков В.И., Шаповалова Ю.Д. Оценка влияния термообработки на предел усталости хромистых сталей //Региональный сборник научных трудов «Сварка и родственные технологии в машиностроении и электронике» КурскГТУ. Курск, 2003. -С.49-54

5. Савельев С.Н., Шаповалова Ю.Д., Шкурков А.Ю. Упрочнение наплавленного металла нитроцементацией при восстановлении изношенных деталей //Региональный сборник научных трудов «Сварка и родственные технологии в машиностроении и электронике» КурскГТУ. Курск, 2003. - С. 70-76.

6. Оценка характеристики циклической трещиностойкости конструкционных сталей. /О.Ф. Таныгин, Л.Н. Лихачёва, Ю.Д. Шаповалова и др. //Сб. «Совершенствование технических средств в сельском хозяйстве». Т. 13. КГСХА. Курск, 2003. -С. 28-47.

ИД № 06430 от 10.12.01

Подписано в печать 27.05.04 г. Формат 60x84 1/16. Печать офсетная. Печ. л. 1.0. Тираж 100 экз. Заказ-/;!)*/ Курский государственный технический университет. Издательско-полиграфический центр Курского государственного технического университета. 305040 Курск, ул. 50 лет Октября, 94.

№13 615

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. Усталостная прочность сталей и способы её повышения

1.1. Характеристики усталостных свойств металлов и способы их определения.

1.2. Влияние структуры и механических свойств на циклическую прочность сталей.

1.3. Химико-термическая обработка хромистых сталей для повышения усталостной прочности

1.4. Выводы. Направления исследования.

ГЛАВА 2. Методы исследования усталостной прочности и нитроцементации сталей.

2.1. Методика определения состава и физико-механических свойств нитроцементованных сталей

2.2. Определение усталостных свойств сталей неразрушающим экспресс-методом.

2.3. Исследование универсального карбюризатора для нитроцементации хромистых сталей

2.4. Выводы

ГЛАВА 3. Усталостные характеристики сталей 3ОХ и 30X13, упрочнённых нитроцементацией.

3.1. Влияние режимов обработки на предел усталости хромистых сталей

3.2. Трещиностойкость сталей, упрочнённых нитроцементацией

3.3. Структурные аспекты усталостной прочности нитроцементованных хромистых сталей.

3.4. Выводы

ГЛАВА 4. Технология упрочнения деталей, работающих при циклических нагрузках.

4.1. Конструкция коленчатого вала пускового двигателя дизельного трактора, условия работы и упрочнения основных деталей

4.2. Повышение усталостной и контактной прочности деталей пускового двигателя нитроцементацией

4.3. Испытания коленчатых валов с нитроцементованными деталями

Формирование рыночных отношений, происходящее в настоящее время в нашей стране, предъявляет новые повышенные требования к конкурентоспособности продукции машиностроения, в частности, к надёжности и долговечности машин. При этом весьма актуальной становится задача создания новых технологических процессов изготовления и упрочнения деталей машин или совершенствования традиционных технологий, таких как химико-термическая обработка и др. для придания этим деталям новых, более совершенных качеств.

Большое число деталей машин и элементов конструкций работает в режиме повторно-силового нагружения и подвержено усталостному разрушению. Усталостное повреждение, являясь локальным, не сопровождается какими-либо видимыми эффектами и разрушение детали кажется внезапным, поэтому особенно опасным и могущим привести к катастрофическим последствиям. Усталость металла, наряду с изнашиванием, является одной из главных причин, вызывающих отказы машин в сельском хозяйстве, на транспорте и других отраслях, поэтому повышение усталостной прочности сталей является чрезвычайно актуальной задачей.

Изучение усталостных явлений в металлах требует длительных и дорогостоящих экспериментов, дорогого и сложного оборудования, поэтому до настоящего времени этот вопрос изучен далеко недостаточно, нет общей теории усталостного разрушения, а экспериментальные данные отрывочны и зачастую противоречивы.

В последние годы разработан и успешно опробован неразрушающий экспресс-метод измерения предела усталости ферромагнитных материалов, основанный на регистрации изменения магнитных свойств их поверхностных слоёв при знакопеременной нагрузке. Использование этого метода позволяет многократно ускорить испытания на усталость, так как не требует разрушения при испытании большого количества образцов, и, самое главное, позволяет исследовать влияние различных методов упрочняющей -обработки на одном и том же образце. Неразрушающий метод позволяет с большой степенью достоверности получать сведения о влиянии упрочняющей обработки на усталостные характеристики металла.

Одним из наиболее эффективных методов повышения усталостной прочности стали является химико-термическая обработка, так как изменяет свойства поверхностных слоев деталей, в которых как раз концентрируются максимальные напряжения от внешних нагрузок и возникают различного рода дефекты на разных масштабных уровнях. Из всех известных методов химико-термической обработки наиболее широко используется в настоящее время в промышленности нитроцементация, вытесняющая азотирование и цементацию в чистом виде. Нитроцеменация является универсальным методом упрочняющей поверхностной обработки различных сталей, значительно повышающей твёрдость, износостойкость и другие свойства, однако усталостные характеристики нитроцементованных слоёв изучены ещё недостаточно. Нет ясности о взаимосвязи степени насыщения стали азотом и углеродом с параметрами усталости нитроцементованного слоя; неясна роль структуры и других факторов в определении этих параметров.

Выяснение этих и некоторых других вопросов, связанных с усталостью нитроцементованных сталей будет способствовать разработке оптимизированных технологических процессов нитроцементации конкретных деталей с учётом характеристик циклической прочности и трещиностойкости, что в конечном итоге позволит повысить надёжность машин и агрегатов.

Целью настоящей работы является научное обоснование и разработка технологий поверхностного упрочнения хромистых сталей нитроцементацией, повышающей усталостные характеристики деталей, работающих в условиях циклического нагружения.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- на основании систематизирования и обобщения литературных данных и собственных исследований выбрать методы и средства для изучения усталостных характеристик поверхностных слоев стальных деталей;

- исследовать особенности структурообразования в поверхностных слоях среднеуглеродистых сталей с различным содержанием хрома при обработке в азотисто-углеродном пастообразном карбюризаторе;

- исследовать влияния режимов нитроцементации и сопутствующей термообработки хромистых сталей на характеристики усталости и трещиностой-кости поверхностных слоев;

- изучить влияние структуры, состава и механических свойств нитроце-ментованных слоев на их усталостные характеристики и сформулировать требования, предъявляемые к хромистым сталям для получения максимальной усталостной прочности;

- разработать технологию упрочнения нитроцементацией деталей, работающих при больших знакопеременных нагрузках (коленчатого вала) и наметить пути дальнейшего развития методов поверхностного упрочнения деталей машин для повышения их усталостной прочности и эксплуатационной надёжности.

Диссертацию составляют аналитические и экспериментальные исследования, выполненные при решении перечисленных задач, и их результаты. Работа выполнялась на кафедре «Оборудование и технология сварочного производства» Курского государственного технического университета. Научная новизна диссертации - научные разработки, результаты и положения, выносимые на защиту:

- на основе комплексного изучения процесса насыщения сталей с различным содержанием хрома (от 1% до 13%, вес) в пастообразной азотисто-углеродистой среде в зависимости от режимов обработки показана возможность получения твёрдых карбонитридных покрытий, как при азотировании, и глубинных диффузионных слоёв, как при цементации;

- впервые доказана возможность определения усталостных свойств сталей на одном и том же образце до и после обработки неразрушающим экспресс-методом, что значительно повышает достоверность измерений и сокращает длительность испытаний;

- экспериментально установлена взаимосвязь между распределением азота и углерода в нитроцементованном слое, структурой и усталостными свойствами хромистых сталей;

- показана возможность оптимизации в соответствии с условиями службы механических свойств хромистых сталей с учётом показателей усталости путём выбора режимов обработки;

- показана отрицательная роль хрупкой карбонитридной зоны на поверхности нитроцементованных слоёв хромистых сталей, способствующая лёгкому образованию трещин при циклическом нагружении и снижающая усталостные свойства;

- показано, что высокий предел усталости нитроцементованных сталей обуславливается напряжениями сжатия первого и второго рода, а также закреплением дислокаций межзёренными границами и атомами примесей, имеющих место в нитроцементованных слоях хромистых сталей.

Общие выводы

1. Эксплутационная надёжность деталей, работающих в условиях циклического нагружения, может быть наиболее эффективно достигнута низкотемпературной нитроцементацией, повышающей предел текучести стали и создающей в поверхностных слоях внутреннее напряжение сжатия.

2. Для определения усталостных свойств нитроцементованных сталей наиболее рационально использовать неразрушающий экспресс-метод, основанный на измерении магнитных свойств стали, подвергаемой циклическому на-гружению. Способ позволяет в 20.30 раз ускорить испытания, анализировать тонкие поверхностные слои металла и отличается более высокой точностью по сравнению со стандартным методом Локати.

3. Использование для нитроцементации сталей пастообразного карбюризатора на основе железосинеродистого калия и аморфного углерода позволяет проводить упрочняющую обработку в широком диапазоне температур (от 500 до 1000°С), варьируя процесс от чистого азотирования до чистой цементации.

4. Нитроцементация сталей с различным содержанием хрома (ЗОХ и 30X13) позволяет получать на них глубокие диффузионные слои, содержащие большое количество карбонитридов, при этом оптимальная температура нитроцементация стали ЗОХ - 650°С, стали 30X13 - 850°С.

5. Поверхностная обработка стали ЗОХ в азотисто-углеродном карбюризаторе позволяет значительно повысить предел усталости, - более чем в 1,5 раза по сравнению с исходным (нормализованном) состоянием. Нитроцементация при 650°С в течение 3.4 часов обеспечивает максимальный предел усталости этой стали, равный 460 МПа.

6. Насыщение высокохромистой стали 30X13 азотом и углеродом как при низкотемпературном, так и при высокотемпературном процессах не обеспечивает повышения предела усталости, хотя при высоких температурах на поверхности образуются глубокие диффузионные слои отличающиеся высокой твёрдостью и износостойкостью.

7. Структура нитроцементованных слоев стали ЗОХ во многом определяет её усталостные свойства. Наличие на поверхности твёрдой и хрупкой кабонит-ридной корки отрицательно сказывается на усталостной прочности, так как в ней облегчено зарождение усталостных трещин. Мартенситная структура с содержанием до 20% остаточного аустенита наилучшим образом выдерживает циклические нагрузки.

8. Высокий предел усталости нитроцементованных сталей обусловливается напряжениями сжатия, возникающими в нитроцементованных слоях в результате охлаждения после термообработки, причём в этих слоях обнаруживаются напряжения как первого, так и второго рода. Уровень этих напряжений на поверхности стали может достигать ~ 500 МПа.

9. Повышение твёрдости нитроцементованных слоёв хромистых сталей весьма незначительно повышает предел усталости, - увеличение твёрдости в 2 раза увеличивает предел усталости лишь на 7%. Поэтому твёрдость не может быть характеристикой усталостных свойств нитроцементованных сталей.

10. Исследование внутреннего трения хромистых сталей показывает, что нитроцементация способствует закреплению дислокаций в диффузионном слое, обогащённом азотом и углеродом, и повышает способность металла рассеивать энергию без разрушения при циклическом нагружении, что благоприятно сказывается на его усталостных свойствах.

11. Внедрение в производство нитроцементации хромистых сталей в карбюризаторах с малой концентрацией азотосодержащего компонента (10. 15% K4Fe[CN]6) при изготовлении деталей, работающих при циклических нагрузках, позволит упростить технологию упрочняющей обработки, повысить в 1,5.2 раза их эксплутационную надёжность и получить высокий экономический эффект.

110

1. Вейбулл В. Усталостные испытания и анализ их результатов — М.: Наука, 1964.-274с.

2. Иванова B.C., Терентьев В.Д. Природа усталости металлов М.: Металлургия, 1975. - 454 с.

3. Иванова B.C. Механика и синергетика усталостного разрушения // ФХММ. 1986, Т. 22. - № 1; с. 62-68.

4. Лебедев Т.А., Колосов Н.Е. Циклическая прочность металлов / Кинетика усталостного разрушения. М.: Изд.- во АН СССР, 1962. - С.42-47.

5. Финколь В.М. Физика разрушения. М.: Металлургия, 1970. - 375 с.

6. Иванова B.C., Шанявский А.А. Количественная фрактография / Усталостное разрушение. М.: Металлургия, 1988.- 389 с.

7. Брук Р. Неразрушающий метод измерения усталостной долговечности. Перевод с англ. // "Non detstructiv testing" - Лондон,- 1971.- Т. 3.-№4.- С. 302-306.

8. Ефименко Л.А., Коновалова О.В. Влияние исходной структуры и параметров термического цикла сварки на предел выносливости и статическую трещиностойкость сварных соединений //Автоматическая сварка.-М.: Металлургия, 1993. №1. - С. 53-55.

9. Ирвин Дж., Парис П. Основы теории роста трещин и разрушение//Разрушение. Пер. с англ.- М.: Мир, 1976 Т. 3.- С.17- 66

10. ГОСТ25.506-85. Методы механических испытаний металлов. Определение характеристик трещиностойкости (вязкости разрушений) при статическом нагружении-М.: Изд.- во стандартов, 1985.- 61 с.

11. Иванова B.C., Бозрова Л.К., Зотов А.Д. О связи Ктс с пределом усталости // Зав. лаб.- № 10.- 1986.- С. 65-68

12. Sih G. С. Energu gtrain Energu Densitu criterion // Theoretical und Applied Fracture Meshanies. 1985. № 4.- P. 157 - 173.

13. Федоров B.B. Кинетика повреждаемости и разрушения твердых тел Ташкент: Изд.- во ФАН Узбекской ССР. 1985,- 166 с.

14. Янчишин Ф.П., Дидошак В.И, Похмурский В.И. Кинетика усталостного разрушения углеродистых сталей // ФХММ.- М.:, 1972- Т.8. №6. - С. 54-56.

15. Екобори Т. Научные основы прочности и разрушения материалов: Пер. с японск. Киев. Наукова думка, 1978.- 351 с.

16. Горицкий В.М., Терентьев В.Ф. Структура и усталостное разрушение металлов.- М.: Металлургия, 1980.- 208 с.

17. Seika М., Kitaoka s., Imaiida Т. An experemental studu anstcnite eguilibrain iron base // Traus. lap. Sos. Mech. Eng. 1972.- V 38.- N 311.- P. 1707 -1714

18. Партон B.3., Морозов E.M. Механика упругопластического разрушения.- М.: Наука, 1974.- 416 с.

19. Седов Л.И. Механика сплошной среды. М.: Наука, 1983- Т. 1528 с

20. Химико-термическая обработка металлов и сплавов: Справочник / Под ред. Л.С.Ляховича. М.: Металлургия, 1981. - 424с.

21. Термическая обработка в машиностроении: Справочник / Под ред. Ю.М. Лахтина, А.Г.Рахштадта М.: Машиностроение, 1980. - 783с.

22. Металловедение и термическая обработка стали и чугуна: Справочник / Под ред. Акад. Н.Т.Гудцова. — М. :Металлургиздат, 1957. -1204с.

23. Лахтин Ю.М. Металловедение и термическая обработка металлов. -М.:Металлургия, 1984. 360с.

24. Химико-термическая обработка металлов и сплавов: Справочник / Г.В.Борисенок, П.Л. Васильев, Л.Г.Ворошнин и др. ~ М.:Металлургия, 1981. ~ 424с.

25. Рассказов М.Л. Перспективы производства восстановления деталей // Технология восстановления и упрочнения деталей. Краснодар: КГАУ,2000. -С.236-237.

26. Тылкин М.А. Справочник термиста ремонтной службы. -М. Металлургия, 1981.-684с.

27. Дубинин Г.Н. Остаточные напряжения при диффузионном насыщении элементами поверхности стали У 10 // Известия вузов. Машиностроение, 1962. №10. С. 178-183.

28. Криштал М.А. Механизм диффузии в железных сплавах. -М.: Металлургия, 1972.-400с.

29. Леонидова М.Н., Шварцман Л.А., Шульц Л.А. Физико-химические основы взаимодействия металлов с контролируемым атмосферами. М.: Металлургия, 1980.264с.

30. Хорошайлов В.Г., Гюлиханданов Е.Л. Насыщение стали при цементации и нитроцементации // Металловедение и термическая обработка металлов, 1970, №6. С.78

31. Прженосил Б. Нитроцементация. М. Машиностроение, 1969. -212с.

32. Шапочкин В.И., Семенова Л.М., Малыхин А.Т. Повышение долговечности деталей при высокотемпературной нитроцементации с повышенным азотным потенциалом // Двигателестроение, 1983. №1. С.37-38.

33. Переверзев В.М. Колмыков В.И. О природе повышенной склонности хромистых сталей к карбидообразованию при цементации. // Известия АН СССР.- М.: Металлы, 1990.- №1.- С. 197-200.

34. Переверзев В.М., Росляков И.Н. Кинетика диффузионного роста цементитных частиц в аустените при цементации хромистой стали // Известия АН СССР.-М.: Металлы, 1980.-№ 1.- С.194-197.

35. Прогрессивные методы химико-термической обработки. / Сб. под ред. Г.Н. Дубинина, Я.Г. Когана. М.: Машиностроение, 1979.- 184с.

36. Ткачёв В.Н., Фиштейн Б.М. / Сб. Методы повышения долговечности деталей машин.- М.: Машиностроение, 1971.- С. 171-174.

37. Хорошайлов В.Г., Тюлихнданов Е.Л. Химико-термическая обработка стали.- Ленинград. ЛПИ им. М.И. Калинина, 1980.- 78с.

38. Коцаньда С. Усталостное разрушение металлов. Пер. с польского. -М.: Металлургия, 1976.- 455с.

39. Лахтин Ю.М., Кочан Я. Д. / Сб. Прогрессивные методы термической обработки.- М.: Машиностроение, 1972. С. 111-116.

40. Гюлиханданов Е.Л., Семенова Л.М., Шапочкин Е.И. Особенности строения нитроцементованных слоев с повышенным содержанием азота // Металловедение и термическая обработка металлов, 1990. №5. С. 12-15.

41. Зинченко В.М., Георгиевская Б.В., Оловянников В.А. и др. Технологические процессы цементации и нитроцементации / М.: НИИТавтопром, 1982. 122с

42. Переверзев В.М. Диффузионная карбидизация стали. Воронеж: ВГУ, 1977.-92с.

43. Райцесс В.Б. Технология химико-термической обработки на машиностроительных заводах. М.: Машиностроение, 1965. - 192с.

44. Минкевич А.Н. Химико-термическая обработка металлов и сплавов. М.Машиностроение, 1970. - 232с.

45. Гудремон «Специальные стали». -М.: Металлургия, 1966. -736с.

46. Шубин Р.П., Гринберг М.Л. Нитроцементация деталей машин.- М.: Машиностроение, 1975. 208 с.

47. Якиревич Д.И., Иванова B.C., Стеклов О.И. Способ определения усталостной характеристики ферромагнитных материалов и сварных соединений.- Патент № 2095784 от 10 ноября 1997- М.: Роспатент РФ.

48. Стеклов О.И., Якиревич Д.И. Влияние температурного фактора на характеристики прочности, усталости и трещиностойкости // Сб. Синергетика.-М.: АН СССР. 1991. № 2.- С.141-144.

49. Владимиров В.И. Физическая природа разрушения металлов.- М.: Металлургия, 1984.- 280 с.

50. Хакен Г. Синергетика: Пер. с англ. М.: Мир, 1980.- 406 с.

51. Гленсдорф П., Пригожин Н. Термодинамическая теория структуры, устойчивости флуктуаций: Пер. с англ.- М.: Мир. 1973.- 280 с

52. Панин В.Е. Лихачев В.А., Гриняев Ю.В. Структурные уровни деформации твердого тела. Новосибирск: Наука, 1985.- 225 с.

53. Hertzberg R.W. Deformation and fracture mechanics of engineering materials. John Wiley and sous. N-Y.: Second edition. - 697c.

54. Иванова B.C. Механика и синергетика усталостного разрушения // ФХММ.- Т. 22.- № 1. 1986. - С. 62-68

55. Вишняков Я.Д. Дефекты упаковки в кристаллической структуре.- М.: Металлургия, 1970.- 126с.

56. Методика экспресс диагностики свойств металла сосудов и трубопроводов из конструкционных сталей в нефтеперерабатывающей (и родственных) производственных. Госгортехнадзор России. - М.: 1993. - 8с.

57. Якиревич Д.И. Предел усталости как пороговые напряжения, отвечающие точке бифуркации // Проблемы синергетики. Уфа: УНИ, 1989.- С. 33-34

58. Ламмеранер М., Штафль М. Вихревые токи. Пер. с чеш. М.: Энергия, 1967.- 206 с.

59. ГОСТ 19533-74. Ускоренная оценка пределов выносливости методом ступенчатого нагружения (Локати). М.: Изд-во стандартов. 1974.- 20 с.

60. Рекомендации по ускоренному определению пределов выносливости методом Локати.- М.: ВНИИНМАШ, 1971.- 41 с.

61. ГОСТ 2860-65. Металлы. Методы испытаний на усталость. М.: Изд-во стандартов, 1973. - 27 с.

62. Башнин Ю.А.,Ушаков Б.К., Секей А.Г. Технология термическойобработки. М.: Металлургия, 1986. - 424с.

63. Савиновский Г.К. Внедрение нитроцементации триэтаноламином // Металловедение и термическая обработка металлов, 1969. №11. С.44-45.

64. Козловский И.С. Химико-термическая обработка шестерен. М.: Машиностроение, 1970.-232с.

65. Белчев Б.,Новаков К. Низкотемпературная Нитроцементация у зубчатых колес // Металловедение и термическая обработка металлов, 1974. №7. с.36-39.

66. Иванова B.C. Условия автомодельного роста трещины по механизму отрыва// ФХММ.- М.: Металлы, 1984.- Т. 5 № 1.- С. 109-111.

67. Иванова B.C., Шанявский А.А. Циклическая вязкость разрушения металлов и сплавов. / Усталостное разрушение.- М.: Наука, 1981 С. 168 193.

68. Волков В.А., Орестов A.M., Карзов Г.П. Стандартизация расчетов и испытаний на прочность./ Унификация методов испытаний металлов на трещиностойкость.- М.: Изд-во Стандартов, 1982- вып. 2.- С. 10-31

69. Расчеты и испытания на прочность. Методы механических испытаний металлов. Метод определения трещиностойкости сталей по отношению предела усталости к пределу текучести // Методические рекомендации ВНИИМЕТМАШ.- М.: Изд-во, 1984. 29 с.

70. Мельников В.Г., Лялин Е.В., Сопин П.Я. Некоторые особенности износа цианированных сталей // Тр. Тамбовского института хим. Машиностроения, 1970. Вып.4.-С.246-249.

71. Шапочкин В.И., Пожарский А.В., Семёнова Л.М. Фазовый состав и механические свойства нитроцементованных слоев низкотемпературных сталей //Известия АН. Металлы, 1985. №1. -С. 154-158.

72. Гюлиханданов ЕЛ., Семенова Л.М., Шапочкин Ю.И. Влияние высокотемпературной нитроцементации на структуру, фазовый состав и свойства низколегированных сталей // Металловедение и термическая обработка металлов, 1984. №4. С. 10-14.

73. Ротин А.И., Финтштейн Б.М., Шлугер М.А. Защита деталей от газовой цементации и нитроцементации хромированием // Металловедение и термическая обработка металлов, 1976. №5. — С.49-50.

74. Виноградова Н.Н. Сравнительные испытания стойкости после карбон итрации // Тр. Моск. высш техн. училища им. Н.Э.Баумана, 1976.Ж214.-С.133-137.

75. Ассонов А. Д., Гринберг M.J1., Шубин Р.П. Структура нитроцементованного слоя в зависимости от содержания углерода в стали // Металловедение и термическая обработка металлов, 1970. №10. -С.65-68.

76. Einnerm В. Entwicklung und praktische Anwendung des TENIFER Verfahres (alt und neu) // ZwF. 1975. A.70. № 12. S. 659-664.

77. Salonen L., Sulonen M. Einflup von Leguerungs-elementen auf den Kohlenstoffgehlt von karbonitrierten Einsatzstahlen // Harter-Techn. Mitt. 1970. A. 25. № 3. S. 161-164.

78. Prgenosil B. Einige neue Erkenntnisse uber das Jefuge von um 600°C in der Jasatmosphare carbonitrierten Schichten // Harter-Techn. Mitt. 1973. A.28. № 3. S. 157-164.

79. Прженосил Б. О структуре диффузионного слоя после низкотемпературной нитроцементации // Металловедение и термическая обработка металлов, 1974. №10. С.2-6.

80. Муравьев В.И. Нитроцементация в псевдоожиженном слое углеграфитовых материалов. // Металловедение и термическая обработка металлов, 1974.- №10. С. 18-22.

81. Лившиц С.Л., Пуховский Е.П., Арефьева О.И. Зависимость свойств железа от времени цианирования в жидких ваннах // Изв. АН БССР. Сер. Физико-техн. наук, 1974. №2. - С.34-37.

82. Лившиц С.Л., Пуховский Е.П., Арефьева О.Н. Зависимость свойств поверхностного слоя железа от температуры цианирования в жидких ваннах//Изв. АН БССР. Сер. Физико-техн. наук, 1974. №1.-С. 15-18

83. Фунштейн Я.Н., Пучков Э.П., Суслович А.И. Износостойкость цианированных слоев // Сб. Новое в термической обработке. Рига, 1969. С.21-25.

84. Переверзев Д.Д., Офицеров J1.B. Поверхностное упрочнение нержавеющей стали цианированием в расплавах солей // Сб. Повышение долговечности литых материалов. Киев: 1969. - С. 57-162.

85. Исхаков С.С.,Лаптев В.Г., Семенова Л.М. и др. Износостойкость и усталостная прочность сталей после низкотемпературной нитроцементации// Металловедение и термическая обработка металлов, 1981. №1. С.2-5.

86. Прокошкин Д.А. Карбонитрация инструмента из быстрорежущей стали // Тр. Моск. Высш. Техн. уч-ща им. Н.Э.Баумана, 1976. №212.-С.122-133.

87. Вдовин В.Д., Гребенюк В.М. Метод расчета предела выносливости при испытании ступенчато-увеличивающейся нагрузкой. // Известия ВУЗов-М.: Машиностроение, 1974. № 12. - С. 39-43

88. Школьник Л.М. Методика усталостных испытаний. Справочник.-М.: Металлургия, 1978. 303 с.

89. Степнов М.Н. Статистическая обработка результатов механических испытаний.- М.: Машиностроение, 1972.- 232 с. 129

90. Бор: получение, структура и свойства / Под ред. Ф.И.Тавадзе,-М.:Наука, 1974- 183с.

91. Ляхович Л.С., Туров Ю.В., Крукович И.Г. Жидкостное однофазное борирование // Химико-термическая обработка металлов и сплавов. Минск. -1974. - С.83-84.

92. Самсонов Г.В., Серебрякова Т.И., Неронов В.А. Бориды. -М.:Атомиздат, 1975.- 112с.

93. Гуревич Б.Г., Говязина Е.А. Электролизное борирование стальных изделий. Справочное пособие. -М.: Машиностроение, 1976. -72с.

94. Ворошнин Л.Г., Ляхович Л.С. Борирование стали. М.:Металлургия, 1978.-240с.

95. Помельникова А.С., Тараско Д.И., Говоров Л.А. Электролизное борирование в натрий бор - силикатных расплавах // Химико-термическая обработка металлов и сплавов. - Минск. 1981. - С. 176-179.

96. Промышленное внедрение процесса борирования в солевых расплавах / Н.Г.Илющенко, А.И.Афиногенов, А.Ф.Плотникова // Химико-термическая обработка металлов и сплавов. Минск, 1981.-С. 165-168.

97. Ворошнин Л.Г. Борирование промышленных сталей и чугунов. Справочное пособие. Минск: Беларусь, 1981. -207с.

98. Серебрякова Т.И., Неронов В.А., Пешев П.Д. Высокотемпературные бориды. М.: Металлургия, 1991. -178с.

99. Ляхович Л.С., Ворошнин Л.Г., Косачевский П.Н. Низкотемпературное борирование // Металловедение и термическая обработка металлов, 1974. -№2.-С.64-65.

100. Состояние и перспективы газового борирования / А.В.Смирнов, Ю.С.Кулешов, В.Г.Нефедов и др. // Защитные покрытия на металлах. Киев:

101. Наукова думка, 1976.- Вып. 10.-С. 17-20.

102. Бокова А.В., Лоскутов В.Ф., Пермяков В.Г. Повышение с тонкости штампового инструмента путем нанесения боридных и карбидных покрытий // Защитные покрытия на металлах. Киев: Наукова думка, 1978.-Вып.12.-С.39-41.

103. Самсонов Г.В., Эпик А.П., Котляренко Л.А., Деркач В.Д. и др. Борирование прессо-штамповочного инструмента // Химико-термическая обработка металлов и сплавов / БПИ. Минск, 1971. - С. 104-109.

104. Ногтев Н.П., Рагозин Ю.М. Электролизное борирование в борном ангидриде // Металловедение и термическая обработка металлов. 1962.- № 12 - С.49-50

105. Сорокин J1.M. Опыт упрочнения деталей машин электролизным борированием М.: ГОСНИТИ, 1965. - Юс.

106. Юкин Г.И. Электролизное борирование стали // Химико-термическая обработка стали и сплавов. Л.: ЛДНТП, 1961. -С.22-26.

107. Юкин Г.И. О механизме электролизного борирования // Металловедение и термическая обработка металлов, 1971. №8 С.42-46.

108. Бугреев B.C., Довнар С.А. Электролизное борирование молотовых штампов и их термическая обработка // Металловедение и термическая обработка металлов, 1972.- №6. -С.45-46.

109. Электролизное борироване в промышленных ваннах и их рафинирование / Л.С. Ляхович, Э.П.Пучков, Э.Д.Щербаков, Л.Г.Ворошнин // Прогрессивные методы термической и химико-термической обработки,-М.гМашиностроение, 1972.-С. 145-151.

110. Криштал М.А., Гринберг Е.М. Изменение структуры железа при диффузии бора // Металловедение и термическая обработка металлов, 1974. -№4. -С.2-6.

111. Борсяков А.С., Гольденберг Б.С. Оптимизация технологических процессов борсодержащих диффузионных слоев // Металловедение и термическая обработка металлов, 1981.- №1. С.24-27.

112. Гринберг Е.М., Чиркова Ф.В. Влияние состава стали и технологических параметров на структуру и свойства переходной зоны борированного слоя // Защитные покрытия на металлах, 1989. Вып. 23. -С. 7579.

113. Шаля М.А., Бордюг Г.К. Износ тиглей для электролизного борирования // Металловедение и термическая обработка металлов, 1968.-№ 7 — С. 36-37.

114. Хрущев М.М., Бабичев М.А. Абразивое изнашивание. М.: Наука, 1970.-252с.

115. Хрущев М.М. Закономерности абразивного изнашивания — //В сб. Износостойкость.- М.: Наука, 1975.-С. 527.

116. Износостойкость и структура твердых наплавок / М.М.Хрущов и др. М.: Машиностроение, 1971. - 95с.

117. Гольдштейн М.М. Механические свойства грунтов. М.: Стройиздат, 1973 .-376с.