Повышение несущей способности высоконагруженных зубчатых колес из стали 13Х3Н3М2ВФБ-Ш способом вакуумной нитроцементации тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.16.09, кандидат наук Лашнев Михаил Михайлович

• Лашнев Михаил Михайлович
• кандидат наук
• 2018

Оглавление диссертации кандидат наук Лашнев Михаил Михайлович

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ВОЗМОЖНОСТИ

НИТРОЦЕМЕНТАЦИИ СТАЛЕЙ

1.1. Газовая нитроцементация высоконагруженных деталей машин

1.2. Требования к составу и структуре нитроцементованного слоя сталей

1.2.1. Особенности нитроцементации экономно-легированных сталей

1.2.2. Особенности нитроцементации хромоникелевых и теплостойких сталей мартенситного класса

1.3. Технологические возможности ионной нитроцементации

1.4. Теоретические и технологические основы науглероживания

в атмосферах низкого давления

1.5. Математическое моделирование процессов цементации

и нитроцементации

1.6. Существующие подходы к реализации процесса вакуумной нитроцементации

1.7. Выводы по главе 1 и направления исследований

ГЛАВА 2. МЕТОДИКИ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Материалы и объекты исследований

2.2. Опытное и промышленное оборудование для вакуумной

цементации и нитроцементации

2.3. Методики исследований структуры, химического состава и свойств диффузионных слоев

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА РЕЖИМОВ ВАКУУМНОЙ НИТРОЦЕМЕНТАЦНИ НА ОСНОВЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1. Технологические факторы вакуумной нитроцементации

3.2. Закономерности диффузионного массопереноса углерода и азота при вакуумной нитроцементации

3.3. Определение оптимальной схемы подачи углерод- и азотсодержащих компонентов рабочей среды низкого давления

3.4. Влияние технологических факторов вакуумной нитроцементации на характеристики диффузионного слоя

3.4.1. Влияние температуры процесса ВНЦ

3.4.2. Влияние общего времени диффузионного насыщения

3.4.3. Влияние суммарного времени активных стадий насыщения

3.5. Разработка режимов ВНЦ зубчатых колес газотурбинного двигателя

3.6. Исследование структуры и параметров диффузионных слоев после нитроцементации стали ВКС-10 по разработанным режимам

3.7. Структурообразование при ТО после вакуумной нитроцементации

стали ВКС-10

3.8. Выводы по главе

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО ОПТИМАЛЬНОМУ ВЫБОРУ РЕЖИМОВ ВАКУУМНОЙ НИТРОЦЕМЕНТАЦИИ

4.1. Математическая модель процесса вакуумной нитроцементации

4.2. Проверка адекватности математической модели вакуумной нитроцементации

4.3. Исследование влияния временных факторов технологического процесса ВНЦ на характеристики диффузионного слоя на основе математического моделирования

4.3.1. Влияние общей продолжительности процесса на характеристики диффузионных слоев

4.3.2. Влияние соотношения продолжительности активных и пассивных стадий цикла на характеристики диффузионных слоев

4.3.3. Влияние количества циклов подачи технологических газов на характеристики диффузионных слоев

4.4. Рекомендации по разработке оптимальных режимов ВНЦ

4.5. Выводы по главе

ГЛАВА 5. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЕВ ДЕТАЛЕЙ, УПРОЧНЕННЫХ ВАКУУМНОЙ НИТРОЦЕМЕНТАЦИЕЙ

5.1. Оценка прочностных свойств диффузионных слоев после вакуумной нитроцементации по сравнению с цементованными

5.1.1. Расчет прочности на сдвиг цементованного слоя стали ВКС-10

5.1.2. Расчет прочности на сдвиг нитроцементованного слоя

стали ВКС-10

5.2. Сравнительная оценка сопротивления заеданию нитроцементованных слоев стали ВКС-10 и традиционных теплостойких сталей

5.3. Выводы по главе

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение несущей способности высоконагруженных зубчатых колес из стали 13Х3Н3М2ВФБ-Ш способом вакуумной нитроцементации»

ВВЕДЕНИЕ

Разработка инновационных материалов и методов их упрочнения -важнейшая задача прикладной науки на современном этапе развития техники. Общеизвестно, что одним из самых передовых участков технологического прогресса является авиационная техника. Как показывает практика, надежную работу авиационных агрегатов обеспечивают зубчатые передачи, к которым предъявляют очень высокие и подчас взаимоисключающие требования по эксплуатационным свойствам.

В настоящее время основными материалами, применяемым в зубчатых колесах газотурбинных двигателей (ГТД), являются комплексно-легированные теплостойкие стали типа 20ХЗМВФ-Ш и 16ХЗНВФМБ-Ш, подвергаемые поверхностному упрочнению путем цементации [1]. При этом приоритетной задачей современной прикладной науки и практики в области технологии поверхностного упрочнения деталей машин является обеспечение эксплуатационных свойств на стабильно высоком уровне, то есть реализация всех максимальных возможностей каждого конкретного способа химико-термической обработки [2].

Одним из наиболее эффективных современных способов цементации является науглероживание в атмосферах низкого давления, характеризующееся хорошей воспроизводимостью результатов насыщения при высокой культуре производства [3].

Вместе с тем ожидается, что зубчатые колеса ГТД пятого и шестого поколений будут работать в еще более тяжелых условиях по нагрузкам, скоростям и температурам, чем применяемые в настоящее время. Так, предполагается, что удельные нагрузки во вновь проектируемых зубчатых передачах достигнут 700 Н/мм, скорости скольжения - 150 м/с; при этом рабочая температура поверхностей зубчатых колес превысит 200 °С, а теоретическая температура мгновенных вспышек - 500 °С [4]. В этой связи

возникла необходимость в разработке материалов, превосходящих по эксплуатационным свойствам существующие стали и технологии поверхностного упрочнения.

Таким образом, дальнейшее повышение несущей способности диффузионных слоев может быть обеспечено как за счет применения более совершенных теплостойких сталей оптимального состава, так и внедрения инновационных методов химико-термической обработки (ХТО). Большие перспективы открывает совместное насыщение данных сталей углеродом и азотом; наличие последнего в диффузионном слое, как известно, обеспечивает заметное повышение эксплуатационных свойств по сравнению с цементацией.

Вакуумная нитроцементация (ВНЦ) впервые была теоретически обоснована в 1970-х годах B.C. Крыловым, однако по ряду объективных причин данный процесс не нашел практической реализации в заводской практике. Прежде всего отсутствие ожидавшихся успехов в развитии процесса вакуумной нитроцементации в то время было обусловлено недостаточным прогрессом в освоении вакуумного термического оборудования и малым объемом накопленных на тот момент теоретических представлений о закономерностях взаимодействия углерод- и азотсодержащих газов с металлической поверхностью.

В то же время, значимые теоретические и практические результаты в области ионной цементации (ИЦ) и ионной нитроцементации (ИНЦ) были получены группой ученых МГТУ им. Н.Э. Баумана под руководством Н.М. Рыжова, которыми были раскрыты проблемные вопросы конструирования оборудования для ИЦ и ИНЦ, управления этими процессами, их математического моделирования и др. Полученные при исследованиях ИЦ и ИНЦ результаты являются научным базисом для понимания вакуумной нитроцементации как в теоретическом, так и практическом аспекте.

Вместе с тем в настоящее время теория и технология нитроцементации в атмосферах низкого давления должным образом не разработана. Отсутствуют единые представления о закономерностях влияния азотсодержащих газов на

формирование диффузионных слоев, как в углеродистых, так и комплексно-легированных сталях. Не установлены оптимальные технологические режимы совместного насыщения углеродом и азотом в атмосферах низкого давления, обеспечивающие стабильные максимальные эксплуатационные свойства. Восполнению указанных пробелов посвящена настоящая работа.

Для выполнения изложенных требований к характеристикам диффузионных слоев необходимо обеспечивать в ходе ВНЦ совместное насыщение углеродом и азотом, которое до настоящего времени не обеспечивается.

Технология предварительного вакуумного азотирования, предшествующего вакуумной цементации, не обеспечивает достаточной концентрации азота в приповерхностном слое - азот во время цементации диффундирует на всю протяженность науглероженного слоя.

Другой предложенный способ нитроцементации, предусматривающий насыщение слоев азотом на стадии охлаждения после вакуумной цементации, ввиду недостаточной продолжительности подачи азотсодержащего газа, требуемой насыщенности слоя азотом также не обеспечивает.

Таким образом, методика проведения эффективного насыщения углеродом и азотом в атмосферах низкого давления на данный момент не разработана. Не установлены оптимальные технологические режимы совместного насыщения углеродом и азотом в атмосферах низкого давления, обеспечивающие стабильные эксплуатационные свойства. Восполнению указанных пробелов посвящена настоящая работа, что обуславливает ее актуальность.

Цель исследования. Увеличение износостойкости и циклической выносливости высоконагруженных зубчатых колес в результате совместного насыщения углеродом и азотом в атмосферах низкого давления.

Для достижения указанной цели определены задачи исследования.

1. Установление условий совместного насыщения стали углеродом и азотом в атмосферах низкого давления.

2. Практическая реализация технологии вакуумной нитроцементации.

3. Разработка режимов ВНЦ, целесообразных для практического использования.

4. Разработка выражений граничных условий математической модели ВНЦ комплексно-легированной стали.

5. Разработка рекомендаций для промышленного внедрения ВНЦ и получения заданных эксплуатационных свойств зубчатых колес из теплостойкой стали.

6. Теоретическое прогнозирование и экспериментальное определение прочностных свойств нитроцементованных слоев комплексно-легированной стали.

Достоверность результатов.

Достоверность полученных в работе результатов обусловлена использованием современного сертифицированного оборудования; применением известных методов измерений, исследований и испытаний. Адекватность теоретических расчетов и выводов подтверждена экспериментальными данными, как полученными в рамках настоящей работы, так и представленными в научной литературе.

Научная новизна исследования:

1. Впервые для атмосфер низкого давления экспериментально обоснованы условия совместного насыщения углеродом и азотом комплексно-легированной теплостойкой стали 13ХЗНЗМ2ВФБ-Ш. Показано, что рациональным температурным интервалом, обеспечивающим заданное значение азотного потенциала (не менее 0,25-0,4 %) и, как следствие,

требуемую насыщенность азотом на том же уровне при обеспечении активного науглероживания, является область температур 860-900 °С.

2. Установлены закономерности изменения структуры диффузионного слоя стали при различных режимах подачи насыщающих газов (ацетилена и аммиака), состоящие в том, что при циклической подаче ацетилена и времени активного насыщения 2-3 минут и более происходит пересыщение поверхности и образование на ней избытка карбидов (карбонитридов), при увеличенном до 50-60 минут времени диффузионной стадии цикла поверхность практически полностью очищается от избытка карбидной (карбонитридной) фазы; при постоянной подаче аммиака обеспечивается заданная насыщенность диффузионного слоя азотом (не менее 0,25-0,4 %).

3. Обосновано увеличение упрочняющего эффекта при ВНЦ по сравнению с ВЦ: дополнительное насыщение азотом до заданной концентрации способствует получению азотистого аустенита, который обеспечивает гомогенное распределение выделяющихся при его распаде в процессе термической обработки мелкодисперсных частиц карбонитридов, кроме того остаточный азотистый аустенит обладает повышенной прочностью.

4. Установлены расчетным путем и подтверждены экспериментально закономерности влияния технологических факторов ВНЦ на параметры диффузионных слоев в комплексно-легированной стали, что обеспечивает возможность получения заданных повышенных характеристик зубчатых колес: абразивной и адгезионной износостойкости при уменьшении опасности схватывания, изгибной и контактной выносливости.

Практическая значимость работы заключается в следующем:

1. Показаны технологические возможности процесса ВНЦ по получению диффузионных слоев с заданными параметрами и, как следствие, по обеспечению требуемых значений эксплуатационных свойств высоконагруженных зубчатых колес из комплексно-легированной теплостойкой стали 13ХЗНЗМ2ВФБ-Ш.

2. Разработана рациональная схема подачи азотсодержащего газа, обеспечивающая требуемую концентрацию азота в слое, а также схема циклов подачи ацетилена, способствующая формированию дисперсных частиц карбонитридов и заданной насыщенности слоя углеродом при плавных концентрационных кривых.

3. Разработаны практические рекомендации по проектированию технологических режимов ВНЦ, обеспечивающих получение заданного уровня эксплуатационных свойств высоконагруженных зубчатых колес.

4. Разработаны новые выражения граничных условий математической модели ВНЦ и выполнена проверка ее адекватности; математическая модель с оригинальными выражениями граничных условий реализована в прикладной программе для ЭВМ, зарегистрированной в установленном порядке.

5. Разработаны режимы технологического процесса ВНЦ зубчатых колес ГТД нового поколения из комплексно-легированной теплостойкой стали 13ХЗНЗМ2ВФБ-Ш, которые переданы ВИАМ для промышленного освоения предприятиями отрасли.

Положения, выносимые на защиту .

1. Режимы вакуумной нитроцементации комплексно-легированной теплостойкой стали 13ХЗНЗМ2ВФБ-Ш, обеспечивающие требуемую насыщенность диффузионного слоя углеродом и азотом.

2. Новые выражения граничных условий математической модели ВНЦ, состоящие в экспериментально установленных зависимостях значений азотного и углеродного потенциала, а также коэффициентов массопереноса углерода и азота от технологических факторов процесса ВНЦ.

3. Зависимости характеристик диффузионных слоев от управляющих факторов процесса ВНЦ, установленные в результате экспериментального анализа, а также применения математической модели.

4. Рекомендации по определению совокупности технологических факторов процесса ВНЦ обеспечивающие заданные эксплуатационные

характеристики зубчатых колес из комплексно-легированной теплостойкой стали 1ЗХЗНЗМ2ВФБ-Ш.

5. Результаты теоретического расчета прочностных характеристик нитроцементованного слоя комплексно-легированной теплостойкой стали 1ЗХЗНЗМ2ВФБ-Ш.

Автор выражает свою особую признательность кандидату технических наук, доценту А.Е. Смирнову за руководство работой и доктору технических наук, профессору Н.М. Рыжову - за консультации и помощь в решении наиболее сложных вопросов.

ГЛАВА 1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ВОЗМОЖНОСТИ НИТРОЦЕМЕНТАЦИИ СТАЛЕЙ

1.1. Газовая нитроцементация высоконагруженных деталей машин

Нитроцементация - одновременное диффузионное насыщение поверхности деталей машин углеродом и азотом. В настоящее время достаточно подробно изучены такие процессы нитроцементации, как газовая и ионная, однако только газовая нитроцементация (ГНЦ) нашла широкое применение в производственной практике. Этот процесс осуществляют при температуре 800-900 °С в среде науглероживающего газа и аммиака [5, 6].

Процесс газовой нитроцементации, весьма схожий с цементацией, выполняют на том же технологическом оборудовании при несколько меньшей температуре для повышения изгибной прочности, контактной выносливости и износостойкости деталей машин (преимущественно зубчатых колес), по условиям работы которых толщина упрочненного слоя не должна превышать 1 мм.

В условиях массового производства (преимущественно автомобильной промышленности) газовую нитроцементацию выполняют в автоматизированных безмуфельных печах непрерывного действия в контролируемой по углеродному потенциалу атмосфере с дозированной подачей аммиака. ГНЦ проводят в среде эндогаза или смеси экзо- и эндогаза, к которой добавляют 0,5-6,0 % метана и 1-10 % аммиака. Продолжительность насыщения для получения диффузионного слоя толщиной 0,6-1,0 мм составляет 6-9 часов [7].

После ГНЦ, как правило, следует непосредственная закалка с температуры насыщения или после небольшого подстуживания с последующим низким отпуском. Для уменьшения деформации деталей преимущественно применяют изотермическую закалку с выдержкой в горячем масле при температуре 160-180 °С.

В массовом производстве (автомобильная промышленность) газовой нитроцементации подвергают экономно-легированные низкоуглеродистые стали типа 18ХГТ, 25ХГМ, 20ХНМ и др. [5, 7]. После полной упрочняющей обработки диффузионный слой этих сталей имеет мартенситно-аустенитную структуру (как правило, в пределах доэвтектоидной зоны) и содержит 0,7-0,9 % С и 0,1-0,3 %М

Азот, растворенный в аустените, повышает его термодинамическую устойчивость и, следовательно, увеличивает прокаливаемость слоя. При этом возрастает количество остаточного аустенита [5], которое может быть уменьшено за счет превращения в мартенсит при обработке холодом. Остаточный аустенит улучшает прирабатываемость деталей, что особенно важно для автомобильных зубчатых колес вследствие характерных для них резких изменений режима нагружения. При этом известно положительное влияние азотистого остаточного аустенита на износостойкость и уменьшение коэффициента трения мартенситно-аустенитной стали [8]. По данным [9] этот эффект вызван превращением аустенита в мартенсит на поверхности трения, обусловленным деформацией под нагрузкой.

Дополнительное насыщение азотом, несмотря на некоторое увеличение количества остаточного аустенита, повышает твердость поверхности и, как следствие, ее износостойкость и контактную выносливость [10].

Нитроцементованный слой, в отличие от цементованного, обладает более высокой несущей способностью. Для большой номенклатуры автомобильных зубчатых колес она оказывается достаточной даже при ограниченной толщине диффузионного слоя в 0,6-0,8 мм [11].

Уменьшение температуры процесса является важным технологическим преимуществом нитроцементации по сравнению с цементацией, так как в результате уменьшается деформация обрабатываемых деталей.

Вместе с тем технологические возможности ГНЦ в настоящее время практически исчерпаны. К ее недостаткам следует отнести:

1) отсутствие технологической гибкости: переход на другой режим обработки требует длительного времени и обычно в производственной практике на безмуфельных агрегатах не применяется;

2) необходимость точного соблюдения технологических факторов процесса, при отклонении от которых в слое возникают дефектные структуры, резко снижающие эксплуатационные свойства деталей -«темная составляющая», карбонитридная сетка, обезуглероживание и деазотирование поверхности [10];

3) невозможность эффективного контроля азотного потенциала, что приводит к снижению воспроизводимости результатов ГНЦ;

4) необходимость предупреждения образования дефектных структур, вынуждающая ограничивать предельную толщину слоя 1,0 мм, что заведомо ограничивает несущую способность деталей.

В условиях серийного производства, в частности на авиационных и судостроительных предприятиях, а также в производстве тяжелой строительной, лесозаготовительной и иной аналогичной техники, способы ГНЦ полностью устарели.

Так, классический процесс газовой нитроцементации в шахтных печах малоэффективен, так как при постоянной подаче аммиака азот концентрируется в поверхностном слое толщиной не более 0,15 мм. Этот слой полностью удаляется при чистовой механической обработке. Кроме того, при подстуживании деталей на воздухе происходит обезуглероживание, что уменьшает закаливаемость слоя и изгибную выносливость зубьев, основание которых, как правило, не шлифуют. В этой связи шахтные печи для нитроцементации не рекомендуются [7].

Несколько более эффективны способы нитроцементации стали в среде продуктов пиролиза жидкого триэтаноламина, который подают капельным способом, как правило, также в шахтные печи. В работе [12] описана нитроцементация указанным способом с дополнительным введением в печь газообразного аммиака, после которой выполняется закалка. Предложена также

низкотемпературная нитроцементация с применением триэтаноламина без добавок [13], после которой закалка не применяется и износостойкость поверхности обеспечивается за счет е-фазы (хрупкость которой известна), твердость поверхностного слоя при этом находится в пределах 500-800 НУ. Однако данные процессы энергоемкие, сопровождаются коррозией муфеля и нагревателей печи, на деталях образуется толстый слой сажи, в связи с чем приходится очищать детали пескоструйной обработкой и значительно увеличивать припуск на шлифование. Недостатки данных способов частично устраняются при снижении температуры нитроцементации в триэтаноламине без аммиака и увеличении скорости при закалке [14].

Процесс насыщения в таких атмосферах регулируют в кинетическом режиме, изменяя подачу жидкого карбюризатора и, соответственно, объем образующейся газовой смеси. Результат насыщения здесь зависит от площади поверхности обрабатываемых деталей, точное определение которой обычно затруднено. Этот фактор отрицательно сказывается на стабильности результатов обработки.

Несколько более предпочтительно проведение ГНЦ в среде эндогаза и аммиака в камерных печах, снабженных герметичным тамбуром и встроенным закалочным баком для непосредственной закалки. Однако эти печи также не находят широкого применения в условиях серийного производства, так как для их функционирования необходимо наличие эндогенераторов, занимающих значительные производственные площади.

Использование контролируемых по углеродному потенциалу атмосфер для комплексно-легированных теплостойких сталей мартенситного класса, применяемых на авиационных предприятиях, имеет ограниченные возможности. При диффузионном насыщении таких сталей технологическая атмосфера должна обеспечить высокие значения углеродного потенциала (около 1,5 %), что вынуждает увеличивать содержание метана в эндогазе свыше равновесного значения и неизбежно приводит к выделению сажи [1]. В области

столь высоких значений потенциала практически отсутствует воспроизводимость результатов обработки [15, 16].

В силу этих особенностей газовая нитроцементация в серийном производстве не получила такого широкого применения, как в условиях массового производства.

1.2. Требования к составу и структуре нитроцементованного слоя сталей

Широкое применение газовой нитроцементации в автомобилестроении обусловило появление многочисленных работ, направленных вначале на исследования фазового и химического состава насыщенных сталей, а затем на установление требований к этому составу в зависимости от задаваемых эксплуатационных свойств.

1.2.1. Особенности нитроцементации экономно-легированных сталей

Нитроцементованные детали из экономно-легированных сталей приобретают высокие прочностные свойства при оптимальной структуре, фазовом составе и насыщенности диффузионного слоя. Так, нитроцементация (на толщину слоя 0,4-0,8 мм) с последующей закалкой и низким отпуском повышает по сравнению с деталями из экономно-легированных сталей, подвергнутых газовой цементации, предел выносливости на 50-80 %; предел контактной выносливости на 60-100%; износостойкость в 3-10 раз; долговечность в 5-10 раз и сопротивление фреттинг-коррозии в 2-5 раз. Твердость сердцевины при этом составляет

28-40 HRC, а поверхности - 58-62 HRC [17].

В работах [6, 10, 18] показано, что прочность нитроцементованных экономно-легированных сталей определяется фазовым составом и строением приповерхностной зоны диффузионного слоя, которые определяют концентрацию легирующих элементов в твердом растворе, прокаливаемость и закаливаемость упрочняемой поверхности.

Изменение концентрации легирующих элементов в твердом растворе вызывается двумя причинами.

Первая состоит в образовании в приповерхностной зоне слоя (до 0,2 мм от поверхности) большого количества карбидов и карбонитридов, уменьшающих концентрацию в аустените хрома, марганца, титана и углерода.

Во-вторых, при проведении нитроцементации в кислородсодержащих средах в твердом растворе развивается внутреннее окисление Сг, 81, Мп, Тг В этой связи рекомендовано [7, 10] введение в сталь легирующих элементов (Мо, М, \У), не склонных к внутреннему окислению.

Уменьшение концентрации легирующих элементов в твердом растворе приводит к снижению прокаливаемости стали, что приводит к образованию бейнита и троостита. В результате показатели прочности, в особенности предел выносливости и контактной прочности, уменьшаются на 30 % [19-22].

Еще более опасно образование оксидов легирующих элементов (как правило, игольчатой морфологии), которые не только уменьшают прокаливаемость и приводят к образованию немартенситных структур, но и являются острыми концентраторами напряжений, что крайне отрицательно влияет на эксплуатационные свойства деталей.

Для предотвращения образования немартенситных структур, наряду с рациональным подбором легирующих элементов, особое значение имеет обеспечение вполне определенной насыщенности слоя углеродом и азотом. Оптимальная концентрация на поверхности обрабатываемой стали должна составлять 0,7-0,9% углерода [7, 17, 23, 24] (по данным [5, 10] - 0,7-1,0% углерода) и 0,3-0,4 % азота [10, 17]. Таким образом, концентрация насыщающих элементов при нитроцементации экономно-легированных сталей не должна превышать предел их растворимости в аустените.

При вышеуказанном содержании азота и концентрации углерода меньше 0,6 % термодинамическая активность азота в слое будет больше, чем у углерода, что приведет к образованию тугоплавких нитридов, обеднению

аустенита легирующими элементами и, как следствие, образованию трооститной сетки [17].

При высоком содержании углерода (более 0,9-1,0%) выделяются карбонитриды, располагающиеся по границам зерен в виде сплошной или разорванной сетки. При этом также происходит обеднение аустенита углеродом и легирующими элементами, что также приводит к образованию трооститных структур [19-22].

Оптимальные концентрации азота и углерода в диффузионном слое находятся в узких пределах. Азота должно быть не менее 0,1-0,15 % для предотвращения внутреннего окисления легирующих элементов. Максимально допустимая концентрация азота составляет 0,45 %. При большем его содержании в слое образуется дефектная структура, называемая «темной составляющей». Она обнаруживается на нетравленых шлифах в виде темной точечной сетки, проникающей на расстояние до 0,1 мм от поверхности. Согласно [6] такой дефект строения представляет собой поры, заполненные преимущественно графитом. Он снижает предел выносливости при изгибе на 60 %, а предел контактной выносливости в 5-6 раз [10].

Установлению причин образования данного дефекта посвящено много исследований [5, 10, 25-30]. В настоящее время принято считать, что развитие этого структурного дефекта обусловлено сложными процессами взаимодействия между атомами углерода и азота с одной стороны, и вновь образующимися фазами нитроцементованного слоя с другой. Отмечается также, что обеднение поверхности азотом может вызывать встречную диффузию кислорода, всегда присутствующего в газовых средах. При этом обратный переход азота из насыщаемого металла в газовую фазу развивается при длительности насыщения более 1-2 часов вследствие снижения потенциала азота в атмосфере.

По мнению [5, 10] «темная составляющая» образуется, когда суммарная концентрация углерода и азота в диффузионном слое превышает предел их суммарной растворимости в аустените. Под влиянием кремния и кислорода

протекают процессы графитизацип и окисления карбонитридов. Наличие в непосредственной близости от «темной составляющей» оксидов хрома, марганца и кремния установлено экспериментально [27-30].

Для предотвращения образования «темной составляющей» сформулированы требования к составу слоя и его эффективной толщине. Для большинства низколегированных сталей, подвергаемых нитроцементации, оптимальная концентрация азота в слое составляет 0,3-0,35 %, углерода - 0,4-0,5 % при эффективной толщине слоя не более 1,0 мм.

Надежно управлять концентрацией азота в слое практически невозможно, так как до настоящего времени не разработаны методы регулирования азотного потенциала в технологической атмосфере.

Учитывая главные причины образования дефекта «темной составляющей», указанные выше, в работах [26, 28, 30] рекомендовано расход аммиака по ходу процесса ГНЦ увеличивать ступенчато, а его подачу при помощи сопел инжекторного типа осуществлять непосредственно на поверхность деталей. Этот способ дает возможность сформировать слой толщиной более 1 мм с концентрацией азота на поверхности 0,6-0,8 % без образования «темной составляющей». По данным авторов [31], при этом износостойкость низколегированных сталей возрастает в 5-6 раз, сопротивление усталости при изгибе и контактная выносливость - до 45 %. Недостатки способа - большая (около 13 часов) длительность процесса, вызывающая укрупнение зерна, а также наличие в структуре слоя более 50 % остаточного азотистого аустенита.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Лашнев Михаил Михайлович, 2018 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Производство зубчатых колес газотурбинных двигателей / Ю.С. Елисеев [и др.]. М.: Высшая школа, 2001. 493 с.

2. Зинченко В.М. Инженерия поверхности зубчатых колес методами химико-термической обработки. М.: Изд. МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001. 304 с.

3. Особенности вакуумной цементации теплостойкой стали в ацетилене / Рыжов Н.М. [и др.] // Металловедение и термическая обработка металлов. 2004. №6. С. 10-15.

4. Каблов E.H. Авиационное материаловедение в XXI веке. Перспективы и задачи //Все материалы. Энциклопедический справочник. 2007. № 1. С. 2-10.

5. Лахтин Ю.М., Арзамасов Б.Н. Химико-термическая обработка металлов. М.: Металлургия, 1985. 256 с.

6. КальнерВ.Д., Юрасов С.А. Современные методы цементации и нитроцементации. М.: Машиностроение, 1987. 65 с.

7. Козловский И.С. Современные стали для автомобильных и тракторных зубчатых колес и их ХТО // Вестник машиностроения. 1981. № 3. С. 57-61.

8. Структура, трибологические и механические свойства азотсодержащих высокохромистых сталей с мартенситной основой / A.B. Макаров [и др.] // ФММ. 2003. № 4. С. 96-112.

9. Югай С.С. Повышение конструкционной прочности азотированных низкоуглеродистых мартенситных сталей //Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Машиностроение, материаловедение. 2010. Т. 12, №. 1. С. 119-127.

Ю.Козловский И.С. Химико-термическая обработка шестерен. М.: Машиностроение, 1970. 259 с.

11. Лахтин Ю.М. Поверхностное упрочнение сталей и сплавов //Металловедение и термическая обработка металлов. 1988. № 11. С. 14-25.

12.Шубин Р.П. Гринберг М.Л. Нитроцементация деталей машин. М.: Машиностроение, 1975. 207 с.

13.Лахтин Ю.М. Коган Я.Д. Азотирование стали. М.: Машиностроение, 1976. 256 с.

14.Способ нитроцементации стали: пат. 2082820 РФ, /Карпов Л.П., МиногинВ.В., МиненкоА.В., Суханцев А.Г.; заявл. 27.12.1994; опубл. 27.06.1997.

15.Фомина Л.П. Разработка и анализ технологий ионной и вакуумной цементации зубчатых колес авиационных двигателей: дис. канд. техн. наук. М. 2009. 219 с.

16.Фомина Л.П., Фахуртдинов P.C., Смирнов А.Е. Цементация и нитроцементация теплостойких сталей в технологической атмосфере на основе азота// Технология машиностроения. 2006. № 11. С. 14-18.

17.Прженосил Б. Нитроцементация. Л.: Машиностроение, 1976. 255 с.

18.3инченко В.М., Георгиевская Б.В. Состояние и перспективы развития

термической и химико-термической обработки на автомобильных заводах // Технология автомобилестроения. 1977. № 6. С. 2-8.

19.Крылов В.И., Семенова Л.М., Слобин Б.З. Влияние дефектов на усталостную прочность зубчатых шестерен из стали 25ХГТ // Металловедение и термическая обработка металлов. 1971. № 12. С. 33-37.

20.Повышение усталостной прочности шестерен тракторов при оптимальной технологии нитроцементации / Семенова Л.М. [и др.] // Металловедение и термическая обработка металлов. 1973. № 9. С. 26-29.

21.Тельдеков В.А., МериловаЕ.А. Исследование влияния прокаливаемости насыщенного слоя на служебные свойства зубчатых колес трансмиссии трактора // Вопросы проектирования, изготовления и прочности деталей машин: Сб. науч. тр. Волгоград: 1979. С. 5-14.

22.Маневский С.Е., Соколов И.И. Противозадирная стойкость цементованных и нитроцементованных сталей // Металловедение и термическая обработка металлов. 1977. № 4. С. 66-68.

23.SlyckeJ., Ericsson Т. A study of reactions occurring during the carbonitriding process // Journal of Heat Treating. 1981. Vol. 2, Issue 1. P. 3-19.

24.ChampinB., Séraphin L., Tricot R. Effects compares des traitements de cementation et carbonitruration sur les propietes d'emploi des aciers pour engrenages // Mémoires Scientifiques Revue de Métallurgie. 1975. P. 26-32.

25.СеменоваJI.M., Сидельковский М.П., МинкевичА.Н. Роль кислорода в образовании "темной составляющей" - дефекта нитроцементованного слоя // Прогрессивные методы химической обработки металлов и сплавов: Сб. науч. тр. М.: Металлургия. 1979. С. 102-110.

26. Семенова Л.М., Сидельковский М. П., МинкевичА.Н. О природе "темной составляющей" - дефекта нитроцементованного слоя // Известия вузов. Черная металлургия. 1972. № 6. С. 114-118.

27.3инченко В.М., Георгиевская Б.В. Фазовый состав и микроструктура нитроцементованных сталей 25ХГТ и 25ХГМ // Технология автомобилестроения. 1976. № 1. С. 19-23.

28.Семенова Л.М. К вопросу о фазовом составе и строении нитроцементованного слоя // Новое в термической обработке: Сб. науч. тр. Рига: Зинатня, 1969. № 9. С. 129-132.

29. Семенова Л.М., МинкевичА.Н. Возникновение троостита в закаленном нитроцементованном слое // Известия вузов. Черная металлургия. 1969. № 9. С. 32-36.

ЗО.Зинченко В.М. Структура и фазовый состав нитроцементованного слоя // Технология машиностроения. 1976. № 3. С. 6-10.

31.Шапочкин В. И. Влияние повышенного азотного потенциала при высокотемпературной нитроцементации на структуру и свойства низколегированных сталей: дисс. канд. техн. наук. Волгоград. 1982. 265 с.

32.Старова Е.П. Малолегированная быстрорежущая сталь с азотом. М.: Машгиз, 1953. 56 с.

33.Rouse S.R. Structure of carburized and carbonitrized cases // Métal Progress. 1960. Vol. 78, No 5. P. 86-93.

34.Кальнер В.Д. Новые способы ХТО конструкционных сталей в автомобилестроении // Металловедение и термическая обработка металлов. 1978. № 7. С. 67-69.

35.Meinhard Е. Carbonitrien - warum und wie? // TZ für Metallbearbeitung. 1982. No 10. S. 23-32.

36.Переверзев B.M., Колмыков В.И., Воротников В.А. Влияние карбидов на стойкость цементованных сталей к изнашиванию в кварцевом абразиве //Металловедение и термическая обработка металлов. 1990. № 4. С. 45-47.

37.Переверзев В.М., Колмыков В.Н. О природе повышенной склонности хромистых сталей к карбидообразованию при цементации. // Изв. АН СССР. Металлы. 1980. № 1. С. 197-200.

38.Röhl D. Untersuchung über die Grübchenbildung in gehärteten Zahnrädern // Stahl und Eisen. 1962. No 2. S. 202-240.

39.Семенова JI.M. Глубокая нитроцементация деталей // Технология, экономика и организация производства: Сб. науч. трудов. М.: Машиностроение. 1978. № 8. С. 12-22.

40.Ассонов А.Д. Влияние нитроцементации на структуру и твердость поверхностных слоев углеродистых сталей. // Интенсификация процессов ХТО: Сб. науч. тр. М.: Машиностроение, 1973. С. 70-74.

41.Авиационные зубчатые передачи и редукторы: Справочник / Под ред. Э.Б. Булгакова. М.: Машиностроение. 1981. 375 с.

42. Семенов М.Ю. Разработка метода расчета режимов ионной нитроцементации, обеспечивающих заданный химический и фазовый состав диффузионного слоя легированных сталей: дисс. канд. техн. наук М. 1999. 342 с.

43.Модель диффузионного роста частиц карбидной фазы в цементованном слое теплостойких сталей / Н.М. Рыжов [и др.] // Металловедение и термическая обработка металлов. 1998. № 9. С. 26-30.

44.Рыжов Н.М., Семенов М.Ю. Износостойкость цементованного слоя легированной стали с избыточной карбидной фазой // Трение и износ. 1998. Т. 19, №2. С. 235-240.

45. Фомина JI.П. Технологические основы процессов ионной цементации и нитроцементации // Общественный научно-технический журнал «Полет». 2008. № 5 С. 58-60.

46.Семенов М.Ю. Управление строением цементованных слоев теплостойких сталей. Часть I. // Металловедение и термическая обработка металлов. 2013. №5(695). С. 31-38.

47.Семенов М.Ю. Управление строением цементованных слоев теплостойких сталей. Часть II. // Металловедение и термическая обработка металлов. 2013. № 6(696). С. 32-37.

48.Комплексная система управления процессом ионной нитроцементации /Н.М. Рыжов [и др.] // Металловедение и термическая обработка металлов. 1996. № 1. С. 11-15.

49.Рыжов Д.Н. Преимущества и возможности ионной нитроцементации и цементации // Конверсия в машиностроении. 1998. № 1. С. 36-42.

50.SchnatbaumF., SchmittG., DreisserF. Puls-Plasmaaufkohlung mit Hochdruck-Gasabschreckung im industriellen Masstab//HTM. 1996. V. 51. S. 265-270.

51.Edenhofer B. Modlichkeiten und Grenzen der Plasmaaufkohlung // HTM. 1990. V. 45. S. 154-161.

52.CollignonP., RibetF. The Industrial Application of Ionic Carburising // Heat treatment. 1984. № 3. P. 491-499.

53.Grube W.L., Gay I.G. High-rate carburizing in a glow discharge methane plasma //Metallurgical Transactions. 1978. V. 9a, № 10. P. 1421-1429.

54.Goodman D., Simons T. Constant Velosity Joints Being Produced with World's First Production Ion Carburizing System // Industrial Heating. 1987. № 10. P. 14-16.

55.Reinhold B. Plasma carburising: exotic with potential // International Heat Treatment & Surface Engineering. Dec. 2009, Vol. 3, Number 4. P. 136-140.

56.Арзамасов Б.Н. [и др.]. Ионная химико-термическая обработка сплавов // М.: Издательство МГТУ им Н.Э. Баумана, 1999. 400 с.

57.Блинов В.Н., Богомолов В.Г., Латышев А.Е. Опытная установка для ионной цементации // Металловедение и термическая обработка металлов. 1982. № 1. С. 2-33.

58.Опытно-промышленная установка для ионной цементации стальных деталей /А.Х. Макаров [и др.] // Авиационная промышленность. 1985. № 4. С. 50-53.

59.Смирнов А.Е., Рыжов Н.М. Массоперенос при ионной цементации //Металловедение и термическая обработка металлов. 1993. № 9. С. 2-7.

60.Технологические возможности ионной нитроцементации /А.Х. Макаров [и др.] // Авиационная промышленность. 1985. № 6. С. 61-64.

61.Родионов A.B., Рыжов Н.М., Фахуртдинов P.C. Повышение износостойкости теплостойкой стали путем нитроцементации // Металловедение и термическая обработка металлов. 1994. № 6. С. 9-13.

62.Способ диагностики процесса химико-термической обработки сталей и сплавов в тлеющем разряде и устройство для его осуществления: пат. 2048601 РФ / Рыжов Н.М., Смирнов А.Е., ШеметовВ.В. Бюлл. Открытия. Изобретения. № 32.

63.Смирнов А.Е., Панайоти A.B. Активный контроль насыщающей способности газовой среды при ионной цементации и нитроцементации //Металловедение и термическая обработка металлов. 2002. № 2. С. 19-20.

64.Edenhofer В. An overview of advances in atmosphere and vacuum heat treatment // Heat treatment of metals. 1999. V. 26, № 1. P. 1-5.

65.Grafen W., EdenhoferB. Acetylene low-pressure carburising - a novel and superior carburizing technology // Heat treatment of metals. 1999. V. 26, № 4. P. 79-85.

66.Управление насыщенностью углеродом диффузионного слоя при вакуумной цементации теплостойких сталей / Н.М. Рыжов [и др.] // Металловедение и термическая обработка металлов. 2004. № 8. С. 22-27.

67.Крылов B.C. Разработка процессов насыщения стали азотом и углеродом при пониженном давлении: дис. докт. техн. наук. М. 1979. 316 с.

68.Вакуумная цементация стали 18ХГТ / Ю.П. Усатый [и др.] //Металловедение и термическая обработка металлов. 1977. № 11. С. 74-76.

69.Цепов С.Н. Особенности науглероживания стали при вакуумной цементации // Металловедение и термическая обработка металлов. 1979. № 8. С. 50-54.

70.KulaP., OlejnikJ., Kowalewski J. New vacuum carburizing technology // Heat treatment progress. 2001. V. 1, № 1. P. 57-65.

71. Анализ эффективности газовых сред при вакуумной цементации /А.И. Мордовии [и др.] // Упрочняющие технологии и покрытия. 2008. № 11. С. 31-35.

72.Семенов М.Ю., Фомина Л.П. Оценка сопротивления заеданию деталей, подвергнутых химико-термической обработке // Общественный научно-технический журнал «Полет». 2011. № 6. С. 54-57.

73. Семенов М.Ю. Проектирование технологий поверхностного упрочнения высоконагруженных зубчатых колес на основе расчетного метода //Проблемы черной металлургии и материаловедения. 2014. № 2. С. 16-22.

74.Мнушкин О.С., Школьников М.А., КархинВ.А. Циклическое науглероживание в азотводородных газовых смесях с добавкой чистого метана // Физика и химия обработки металлов. 1988. № 5 С. 130-135.

75.Рыжов Н.В. Моделирование упрочнения углеродистых и легированных сталей при термической и химико-термической обработке: автореф. дисс. канд. техн. наук. М. 1987. 16 с.

76.Ворошнин А.Г., ХусидБ.М. Диффузионный массоперенос в многокомпонентных системах. Минск: Наука и техника. 1979. 255 с.

77.Семенов М.Ю., Фомина Л.П. Математическое моделирование процесса вакуумной цементации углеродистых и низколегированных сталей //Двигатель. 2011. № 1 (73). С. 18-20.

78.Семенов М.Ю., Фомина Л.П. Математическое моделирование процесса вакуумной цементации комплексно-легированных теплостойких сталей //Авиационная промышленность. 2011. № 2. С. 37-41.

79.Niskocisnieniowe w^gloazotowanie i wysokowydajne niskocisnieniowe naw<?glanie - nowe mozliwosci technologii FINECARB / P. Kula, D. Siniarski, R. Pietrasik i in. // Inzynieria materialowa. 2006. R. 27, № 5. S. 1092-1095.

80.P. Kula, D. Siniarski, M. Krasowski. The influence of preliminary introduction of ammonia gas in nitrocarburizing process on the case depth and materials properties // Inzynieria materialowa. 2007. R. 28, № 3-4. S. 647-649.

81.Method for under-pressure carburizing of steel workpieces: пат. 7550049 США. /Kula P. et al.; заявл. 23.06.2009.

82.Patent No. EP 1558780.

83.Patent No. EP 1558781.

84.Patent No. US 7513958.

85.Patent No. US 755004.

86.Vacuum carbo-nitriding method: пат. 7112248 США. / Yamaguchi К. et al.; заявл. 26.09.2006.

87.Vacuum heat treating method and apparatus therefor: пат. 7357843 США. /Yamaguchi К. et al.; заявл. 15.04.2008.

88.Лашнев M.M., Смирнов A.E., Семенов М.Ю. Применение вакуумной нитроцементации для повышения сопротивления схватыванию зубчатых колес из стали ВКС-10 // Металловедение и термическая обработка металлов. 2013. № 1. С. 29-33.

89.ПИ 1.2.052-78. Химико-термическая обработка сталей и сплавов. Производственная инструкция.

90.Рыжов Н.М. Разработка технологических основ комплексного управления качеством поверхностного слоя зубьев высоконагруженных зубчатых колес с целью повышения их контактной выносливости: автореф. дисс. докт. техн. наук. М.: 1988. 32 с.

91. Могутно в Б. М, "Гомилии И.Д., Шварцман Л. А. Термодинамика сплавов железа. М.: Металлургия, 1984. 206 с.

92.Коган Я.Д., Солодкин Г.А. Термодинамические основы регулируемых процессов азотирования // Металловедение и термическая обработка металлов. 1981. №4. С. 16-20.

93.Смирнов А.Е. Разработка способов активного контроля и автоматизация процесса ионной цементации легированных сталей: дне. канд. техн. наук. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана. 1991. 198 с.

94.Кинетика массопереноса углерода и азота в ионизированных атмосферах /М . М . Л ашнев [и др.] // Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон, журн. 2012. № 9. DOI: http://dx.doi.org/10.7463/0912.0452489.

95.Фромм Е., ГебхардтЕ. Газы и углерод в металлах. Пер. с нем. М.: Металлургия, 1980. 712 с.

96.Bencic S. Ammonia synthesis promoted by iron catalysts //Literature report, Michigan State University (April 2001). 2001.

97.Теснер П.А. Образование углерода из углеводородов газовой фазы. М.: Химия, 1972. 136 с.

98. Ammonia //Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Appl M. 2006.

99.Федоров В.Б., Шоршоров M.X., ХакимоваД.К. Углерод и его взаимодействие с металлами М.: Металлургия, 1978. 208 с.

100. Рабинович В.А., Хавин З.Я. Краткий химический справочник. Л.: Химия, 1977.

101. ТемкинО.Н., Химия ацетилена. Свойства, строение и реакционная способность алкинов. 1998.

102. Рыжов Н.М., Фахуртдинов P.C., Смирнов А.Е. Вакуумная цементация хромоникелевых сталей // Металловедение и термическая обработка металлов. 2008. № 2. С. 25-29.

103. Математическая модель вакуумной нитроцементации теплостойкой стали ВКС-10 /М . М . Л ашн ев [и др.] // Наука и образование.

МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. жури. 2013. №8. DOI: http://dx.doi.org/10.7463/0813.0569132.

104. Щербединский Г.В., Кондрат чем ко Л. Л. Диффузионный рост фаз в трехкомпонентных системах при наличии взаимного влияния элементов // Защитные покрытия на металлах: Сб. науч. тр. 1972. С. 23-30.

105. Семенов М.Ю., Смирнов А.Е., М.Ю.Рыжова. Расчет концентрационных кривых углерода при вакуумной цементации сталей // Металловедение и термическая обработка металлов. 2013. № 1. С. 38-42.

106. Turpin Т., Dulcy J., Gantois М. Carbon Diffusion and Phase Transformations during Gas Carburizing of High-Alloyed Stainless Steels: Experimental Study and Theoretical Modeling // Metallurgical and Materials Transactions A. 2005. Vol. 36, № 10. P. 2751-2760.

107. ThibauxP., MetenierA., XhofferC. Carbon Diffusion Measurement in Austenite in the Temperature Range 500 °C to 900 °C // Metallurgical and Materials Transactions A. 2007. Vol. 38, № 6. P. 1169-1176.

108. Кристиан Дж. Теория превращений в металлах и сплавах: Пер. с англ. М.: Мир, 1978. 808 с.

109. Самарский А.А., Гулин А.В. Численные методы. М.: Наука, 1989. 432 с.

110. VNC Sim VKS10 Математическое моделирование процесса вакуумной нитроцементации стали ВКС-10: свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2015614473 РФ / М.Ю.Семенов, М.М. Лашнев; заявл. 18.02.2015; зарегистрировано 20.04.2015.

111. Смирнов А. Е., Семенов М. Ю. Применение вакуумной термической и химико-термической обработки для упрочнения тяжелонагруженных деталей машин, приборов и инструмента. // Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. жури. 2014. №2. DOI: 10.7463/0214.0700036 (дата обращения 15.03.2016)

112. Герасимов С.А., Куксенова Л.И., Лаптева В.Г., Структура и износостойкость азотированных сталей и сплавов. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2012, 518 с.

113. Рыжов Н.М., Фахуртдинов P.C., Смирнов А.Е. Циклическая прочность стали 16ХЗНВФБМ-Ш (ВКС-5) после вакуумной цементации //Металловедение и термическая обработка металлов. 2010. № 2. С. 23-28.

114. Рыжов Н.М. Технологическое обеспечение сопротивления контактной усталости цементуемых зубчатых колес из теплостойких сталей //Металловедение и термическая обработка металлов. 2010. №7(661). С. 39-45.

115. Семенов М.Ю. Оценка контактной выносливости цементованных зубчатых колес из теплостойкой стали 16ХЗНВФМБ-Ш на основе численных расчетов // Проблемы черной металлургии и материаловедения. 2014. №3. С. 5-10.

116. Механические свойства теплостойких сталей после активизации процесса нитроцементации /С.А. Герасимов [и др.] //Вестник научно-технического развития. 2014. № 11(87). С. 3-9.

117. Демидов П.Н., Семенов М.Ю., Нелюб В.А. Оптимальный выбор материала и способа поверхностного упрочнения высоконагруженных зубчатых колес с целью повышения сопротивления заеданию // Вестник Брянского государственного технического университета. 2012. № 4. С. 22-27.

118. Семенов М.Ю. Оценка влияния условий трения на контактную выносливость подвергнутых химико-термической обработке зубчатых колес из комплексно-легированных теплостойких сталей // Проблемы черной металлургии и материаловедения. 2015. № 1. С. 70-79.

119. Дроздов Ю.Н., АрчеговВ.Г., Смирнов В.И. Противозадирная стойкость трущихся тел. М.: Наука, 1981. 140 с.

120. Семенов А.П. Схватывание металлов. М.: Машгиз, 1958. 280 с.

121. Семенов М.Ю., Рыжова М.Ю. Оценка сопротивления заеданию высоконагруженных зубчатых колес на основе энергетической модели //Технология машиностроения. 2012. № 5. С. 64-69.

122. КеллиА., Николсон Р. Дисперсионное твердение: Пер. с англ. М.: Металлургия, 1965. 300 с.

123. Гольдштейн М.И., Фабер В.М. Дисперсионное упрочнение стали. М.: Металлургия, 1979. 208 с.

124. Оптимизация технологических факторов вакуумной нитроцементации комплексно-легированной стали / Лаптев М.М. [и др.] // Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон, жури. 2012. №3. Режим доступа: http ://technomag. edu. ru/doc/330997. html (дата обращения 12.07.2013).

125. DIN EN ISO 18265. Metallic materials. Conversion of hardness values.

126. A. Kagawa, T. Okamoto, H. Matsumoto. Young's modulus and thermal expansion of pure iron-cementite alloy castings // Acta Metallurgica. 1987. Vol. 35, № 4. P. 797-803.

127. Тот Л. Карбиды и нитриды переходных металлов: Пер. с англ. М.: Мир, 1974. 294 с.

128. Мартин Дж. У. Микромеханизмы дисперсионного твердения сплавов. Пер. с англ. М.: Металлургия, 1983. 167 с.

129. Кристенсен Р. Введение в механику композитов: Пер. с англ. М.: Мир, 1982. 336 с.

130. Самсонов Г.13. Нитриды. Киев: Наукова думка, 1969. 380 с.

131. Critical review on the elastic properties of transition metal carbides, nitrides and carbonitrides / C. Krai, W. Lengauer, D. Rafaja and al. // Journal of Alloys and Compounds. 1998. Vol. 265. P. 215-233.

132. Structural and mechanical properties of chromium nitride, molybdenum nitride, and tungsten nitride thin films / P. Hones, N. Martin, M. Regula and al. // Journal of Physics D: Applied Physics. 2003. Vol. 36. P. 1023-1029.

133. Монокристаллы никелевых жаропрочных сплавов / Р.Е. IНалип [и др.]. М.: Машиностроение, 1997. 336 с.

134. Оценка характеристик упрочнения теплостойкой стали, подвергнутой комбинированной химико-термической обработке / М.М. Лашнев [и др.] //Металловедение и термическая обработка металлов. 2013. № 7(697). С. 3-9.

135. Лахтин Ю.М. [и др.]. Теория и технология азотирования. М.: Металлургия. 1991. 320 с.

136. Семенов М.Ю., Рыжов Н.М. Применение численных методов для анализа тепловых процессов в зубчатом зацеплении // Технология машиностроения. 2012. №4. С. 48-53.

отзыв

научного руководителя соискателя Лашнева Михаила Михайловича

В период работы над диссертацией Лашнев Михаил Михайлович прошел обучение в очной аспирантуре МГТУ им. Н.Э. Баумана. Принимал участие в выполнении нескольких НИР и двух ФЦП, связанных с разработкой технологии химико-термической обработки высоконагруженных изделий. Результаты выполнения этих работ положены в основу диссертации соискателя.

Лашнев М.М. окончил МГТУ им. Н.Э. Баумана по специальности «Материаловедение в машиностроении» в 2010 г. До поступления в аспирантуру работал в лаборатории «Термическая и химико-термическая обработка в должности инженера. В настоящее время работает в АО «Всероссийский научно-исследовательский институт природных, синтетических алмазов и инструмента (ВНИИАЛМАЗ)» в должности старшего научного сотрудника.

За время работы над диссертацией Лашнев М.М. сформировался как специалист в области материаловедения, поставил перед собой и решил сложную исследовательскую задачу по разработке технологии совместного насыщения углеродом и азотом в атмосферах низкого давления высоконагруженных зубчатых колес из комплексно-легированной стали 1ЗХЗНЗМ2ВФБ-Ш.

В работе для атмосфер низкого давления обоснованы условия совместного насыщения углеродом и азотом и обеспечено по сравнению с вакуумной цементацией повышение износостойкости и усталостной выносливости, а также достигнуто уменьшение опасности схватывания. Разработанные режимы технологического процесса ВНЦ зубчатых колес ГТД нового поколения переданы в ВИАМ для промышленного освоения предприятиями отрасли, что подтверждено соответствующим документом.

В целом, Лашнев М.М. показал себя исследователем, владеющим материаловедческими знаниями, умеющим ставить и решать научные задачи, выполнять экспериментальную работу и анализировать полученные результаты. Считаю, что Лашнев М.М. заслуживает присуждения ученой

степени

кандидата

технических

наук

05.16.09 - Материаловедение (машиностроение).

по

специальности

Руководитель лаборатории

«Термическая и химико-термическая обработка»,

кандидат технических наук по специальности

05.16.01—Металловедение и термическая обработка

металлов и сплавов,

доцент кафедры материаловедения

МГТУ им. Н.Э. Баумана

/

Смирнов А.Е.

Почтовый адрес: 105005, г. Москва, 2-я Бауманская ул., д. 5, стр. 1 Тел.: [phone] Эл. адрес: [e-mail]

ВЕРНО:

НАЧАЛЬНИКА УПРАВЛЕНИЯ КАДРОВ

А, Г- МАТВЕЕВ