Открытый доступ
Платный доступ или доступ для подписчиков
Влияние химико-термической и поверхностных механических обработок на микроструктуру, свойства и сопротивление усталости стали 20Х
Аннотация
Проведен сравнительный анализ структуры, свойств поверхностного слоя и сопротивления усталости образцов из стали 20Х, подвергнутых газовой цементации, закалке и низкому отпуску с последующими поверхностными обработками – шлифованием, алмазным выглаживанием или наноструктурирующим выглаживанием инструментом ПСТМ DBN после предварительного точения. Выполнены испытания на усталость цилиндрических образцов по схеме изгиба с кручением согласно стандарту ASTM E466-07 и исследованы их изломы. Установлено, что поверхностный слой с нанокристаллической структурой блокирует развитие усталостных трещин до достижения 1,9 × 105 циклов испытаний при нагрузке 1000 МПа. Показано, что формируемый наноструктурирующим выглаживанием поверхностный слой толщиной 8 – 10 мкм с нанокристаллической структурой микротвердостью 1185 HV0,05 и деформированный цементованный слой толщиной до 125 мкм с концентрацией углерода 0,97 % обеспечивают более высокое сопротивление усталости, чем обработка шлифованием или алмазным выглаживанием.
Ключевые слова
Литература
Татаринцев И. В., Кузнецов В. П., Воропаев В. В. и др. Влияние выглаживания и деформирующего профилирования смазочных микровпадин на параметры топографии и упрочнение плосковершинной поверхности стали 40Х13 // Упрочняющие технологии и покрытия. 2023. № 12(228). С. 543 – 550.
Feng Y. P., Zhao S. C., Xie J. J., Wu X. L. High-cycle fatigue behavior of pure iron with gradient structures layer // Materials Science Forum. 2013. V. 745 – 746. P. 387 – 392.
Махутов Н. А., Фролов К. В., Гаденин М. М. и др. Научные основы повышения малоцикловой прочности: монография / Под ред. Н. А. Махутова. М.: Наука, 2006. 623 с.
Enrico Salvati. Evaluating fatigue onset in metallic materials: Problem, current focus and future perspectives // International Journal of Fatigue. 2024. V. 188. Art. 108487.
Shun Yang. Investigations on the changed intensity shot peening specimens machined from SS304: Process characterization, fatigue modeling and failure analyses // International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2022. V. 120. P. 5041 – 5056.
Duncheva G. et al. Effect of roller burnishing and slide roller burnishing on fatigue strength of aisi 304 steel: comparative analysis // Metals. 2024. V. 14. P. 710.
Huang H. W. et al. Fatigue behaviors of AISI 316L stainless steel with a gradient nanostructured surface layer // Acta Materialia. 2015. V. 87. P. 150 – 160.
Xiaodi Wang, Liqin Chen, Peng Liu et al. Enhancement of fatigue endurance limit through ultrasonic surface rolling processing in EA4T axle steel // Metals. 2020. V. 10, No. 830. P. 14.
Mevlut Aydin, Mevlut Turkoz. A study on the effect of the roller burnishing process on the axial fatigue performance and surface integrity of AISI 4340 steel // J. Braz. Soc. Mech. Sci. Eng. 2022. V. 44, No. 224. P. 20.
Vaibhav Pandey, Chattopadhyay K., Santhi Srinivas N. C., Vakil Singh. Low cycle fatigue behavior of AA7075 with surface gradient structure produced by Ultrasonic Shot Peening // Procedia Structural Integrity. 2016. V. 2. P. 3288 – 3295.
Ghodake A. P., Rakhade R. D., Maheshwari A. S. Effect of burnishing process on behavior of engineering materials – A review // IOSR Journal of Mechanical and Civil Engineering. 2013. V. 5, Is. 5. P. 9 – 20.
Zongcai Shi. Research progress in effect of metal surface nanocrystallization on fatigue property // IOP Conf. Ser.: Materials Science and Engineering. 2020. V. 782, Is. 2. Art. 022040. P. 7.
Kuznetsov V. P., Kosareva A. V. Increase of wear heat resistance of the AISI 304 steel surface layer by multi-pass nanostructuring burnishing // Journal of Materials and Engineering. 2023. V. 01, Is. 2. P. 55 – 61.
Максимкин О. П. Дефекты упаковки, их энергия и влияние на свойства облученных металлов и сплавов. Алматы: Казахстан, 2010. 70 с.
Кузнецов В. П. и др. Повышенная прочность, теплостойкость и долговечность деталей стали 20Х наноструктурным фрикционным выглаживанием на токарно- фрезерных центрах // Упрочняющие технологии и покрытия. 2011. № 9. С. 11.
Kuznetsov V. P., Tarasov S. Yu., Dmitriev A. I. Nanostructuring burnishing and subsurface shear instability // Journal of Materials Processing Technology. 2015. V. 217. P. 327 – 335.
Bucaille J. L., Stauss S., Felder E., Michler J. Determination of plastic properties of metals by instrumented indentation using different sharp indenters // Acta Materialia. 2003. V. 51, Is. 6. P. 1663 – 1678.
DOI: https://doi.org/10.30906/mitom.2025.1.28-39
© Издательский дом «Фолиум», 1998–2026