Влияние смазочно-охлаждающих жидкостей с активными химическими элементами на повышение долговечности стальных деталей при фрикционном упрочнении рабочих поверхностей

Abstract

Установлено, что повышение усталостной трещиностойкости деталей машин и механизмов при фрикционном упрочнении их рабочих поверхностей существенно зависит от выбора технологической среды. Проведено комплексное локальное исследование влияния разных рабочих сред на фазовый и химический составы, микроструктуру и напряжённое состояние фрикционно-упрочнённой стали 45. Показано, что насыщение фрикционно-упрочнённого металла активными химическими элементами смазочно-охлаждающих жидкостей влияет на усталостную трещиностойкость изделий. Эти химические элементы преимущественно находятся в приграничных областях зёрен, не образуют каких-либо химических соединений с атомами исходного металла и существенно изменяют электронную структуру и характер химических связей между атомами. Насыщение фрикционно-упрочнённого металла атомами углерода снижает усталостную трещиностойкость материала из-за малой подвижности атомов в приграничных областях зёрен в результате образования прочных ковалентных связей между атомами углерода и окружающими их атомами металла.

Встановлено, що підвищення втомної тріщиностійкости деталів машин і механізмів при фрикційному зміцненні їхніх робочих поверхонь істотно залежить від вибору технологічного середовища. Проведено комплексне локальне дослідження впливу різних робочих середовищ на фазовий і хемічний склади, мікроструктуру та напружений стан фрикційно-зміцненої сталі 45. Показано, що насичення фрикційно-зміцненого металу активними хемічними елементами мастильно-охолодних рідин впливає на втомну тріщиностійкість виробів. Ці хемічні елементи переважно знаходяться у примежових областях зерен, не утворюють будь-яких хемічних сполук з атомами вихідного металу й істотно змінюють електронну структуру та характер хемічних зв’язків між атомами. Насичення фрикційно-зміцненого металу атомами Карбону понижує втомну тріщиностійкість матеріялу через малу рухливість атомів у примежових областях зерен внаслідок утворення міцних ковалентних зв’язків між атомами Карбону й атомами металу, що оточують їх.

As determined, an increase in the fatigue crack resistance of machine parts at frictional hardening of their working surfaces essentially depends on the choice of the technological environment. A complex local study of the influence of different working media on the phase and chemical compositions, microstructure, and stress state of friction-hardened steel 45 is carried out. As shown, a saturation of friction-hardened metal with active chemical elements from lubricoolants influences on the fatigue crack resistance of articles. These chemical elements are predominantly located in the near-boundary regions of grains. They do not form any chemical compounds with the atoms of the parent metal and significantly change both the electronic structure and the nature of chemical bonds between the atoms. Saturation of friction-hardened metal with carbon atoms reduces the fatigue crack resistance of the material because of low atoms’ mobility in the near-boundary regions of the grains because of formation of strong covalent bonds between the carbon atoms and the surrounding metal atoms.