Структурные особенности и свойства пружинных сталей, подвергнутых фрикционному деформированию тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.16.09, кандидат наук Федоренко, Ольга Николаевна

• Федоренко, Ольга Николаевна
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Федоренко, Ольга Николаевна

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ПО ТЕМЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Методы поверхностной обработки материалов

1.1.1. Методы, основанные на использовании деформационного наклепа

1.1.2. Другие методы поверхностной обработки

1.2. Поверхностная фрикционная обработка

1.2.1. Трение, его основные виды

1.2.2. Особенности формирования структуры в зоне трения

1.2.3. Влияние поверхностной обработки трением на физико-механические свойства материалов

1.3. Стали и сплавы, подвергаемые ПФО

1.4. Постановка цели и задач исследования

Глава 2. МАТЕРИАЛ, МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЯ И ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Материал исследования

2.2. Обработка материалов

2.3. Методы измерений и испытаний

2.4. Методы структурных исследований

Глава 3. ВЛИЯНИЕ ПОВЕРХНОСТНОЙ ОБРАБОТКИ НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА СТАЛЕЙ МАРТЕНСИТНОГО КЛАССА

3.1. Структурные особенности фрикционного деформирования мартенситной стали 70С2ХА

3.2. Влияние поверхностной фрикционной обработки на механические свойства мартенситных сталей

3.3. Выводы

Глава 4. СТРУКТУРА И ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АУСТЕНИТНЫХ СТАЛЕЙ, ПОДВЕРГНУТЫХ ФРИКЦИОННОЙ ОБРАБОТКЕ

4.1. Особенности формирования структуры при поверхностной обработке аустенитной стали с нестабильной у-фазой

4.2. Влияние поверхностной обработки на свойства аустенитных сталей с различной стабильностью у-фазы

4.3. Выводы

Глава 5. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ ДЛЯ ФРИКЦИОННОГО УПРОЧНЕНИЯ ПЛОСКИХ ЗАГОТОВОК УПРУГИХ ЭЛЕМЕНТОВ

5.1. Установка для фрикционной поверхностной обработки

5.2. Номограмма для определения вида деформации при обработке ленты трением

5.3. Оптимизация режимов фрикционной обработки на основе планирования эксперимента

5.4. Выводы

ОБЩЕЕ ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Структурные особенности и свойства пружинных сталей, подвергнутых фрикционному деформированию»

ВВЕДЕНИЕ

Создание новой техники и передовой технологии непосредственно связано с развитием и качественным улучшением свойств и служебных характеристик металлических материалов. Среди них особое место занимают пружинные стали и сплавы, используемые в приборо- и машиностроении для изготовления различных упругих элементов ответственного назначения. Специфические условия работы большинства пружинных изделий требуют применения сталей и сплавов с высоким уровнем прочностных и упругих свойств, достаточной пластичности, повышенной релаксационной и усталостной стойкости.

Пружинные сплавы обычно являются высокопрочными материалами, поскольку способность воспринимать и передавать значительные силовые нагрузки, исключая при этом возможность протекания даже незначительной остаточной деформации, - это одно из основных функциональных свойств упругих элементов. Это условие является принципиально важным особенно для пружин, используемых в измерительных устройствах. Поэтому для таких материалов в качестве служебного показателя принято использовать не предел текучести, а более жесткий параметр - предел упругости.

Подобное качество особенно важно для пружин, используемых для точных приборов, прецизионных измерительных устройств. Кроме того, такие изделия обычно эксплуатируются в условиях преобладающего воздействия крутящих и изгибных нагрузок. Это означает, что при такой схеме нагружения максимальные напряжения возникают на поверхности упругих элементов. Данное обстоятельство закономерно диктует необходимость применения таких высокопрочных материалов, которые характеризуются повышенным сопротивлением пластической деформации поверхностных участков. Вот почему обоснованное внимание могут привлекать технологии, позволяющие целенаправленно обеспечивать поверхностное упрочнение пружинных

материалов. Среди них очевидный интерес может представлять метод поверхностной обработки, основанный на применении пластического деформирования.

Для эффективного повышения служебных характеристик стальных изделий могут применяться различные способы поверхностной упрочняющей механической обработки (обкатка роликами и шариками, дробеструйная обработка, алмазное выглаживание и др.), используемые в качестве заключительной операции. Одним из способов поверхностного пластического деформирования является фрикционная обработка в режиме трения скольжения (в условиях заметного подавления деформационного разогрева). В результате чего в поверхностном слое стальных изделий возникают ультрадисперсные, в том числе и нанокристаллические структуры. Наличие у возникающих в зоне фрикционного контакта структур особых свойств (высокой твердости, повышенной устойчивости к разупрочнению при отпуске и фрикционной теплостойкости) позволяет рассматривать такую упрочняющую обработку в качестве перспективного способа улучшения эксплуатационно важных характеристик упругих материалов.

Исследованию фрикционного поверхностного воздействия на стали и сплавы посвящено большое количество работ. Получены результаты, имеющие важное научное и практическое значение. Но, несмотря на повышенное внимание исследователей к проблеме поверхностной прочности стальных изделий, многие важные вопросы, касающиеся структурных превращений, механизмов деформационного упрочнения и их влияния на сопротивление сталей внешнему воздействию, остаются недостаточно изученными. Так, обстоятельные исследования в этой области (Л.Г.Коршунов, А.В.Макаров, С.Ю.Тарасов и др.) в большей степени затрагивали вопросы, связанные с влиянием подобной обработки на показатели износостойкости исследуемых материалов. Вместе с тем отсутствуют сведения, касающиеся поверхностной фрикционной обработки пружинных материалов, работающих, как отмечено выше, в специфических

условиях нагружения. При этом применительно к упругим элементам, используемых в точном приборостроении, речь обычно идет о пружинных изделиях, изготовленных из ленточных или проволочных заготовок, имеющих малые габариты и характеризующихся тонким сечением.

Для изделий тонкого сечения вполне значительным по воздействию может оказаться использование фрикционного нагружения с целью воздействия на структурное состояние и очевидное изменение свойств. В этом отношении удобным объектом изучения могут быть длинномерные материалы с малой величиной поперечного сечения. Примером таких изделий можно считать ленточные заготовки для упругих элементов, которые получаются путем плющения проволочных (круглых) полуфабрикатов. В этом случае возможное деформационное упрочнение, вносимое в результате поверхностного трения ленты, может распространяться на такую глубину, которая соизмерима с размером самого поперечного сечения. Тем самым эффект такого нагружения может быть наиболее полным. При этом самостоятельное значение применительно к ленточным материалам могут иметь свойства, которые оказываются наиболее важными именно для пружинных изделий - сопротивление малым пластическим деформациям, релаксационная устойчивость, сопротивление повторному нагружению (эффект Баушингера), повышенная твердость. Особый интерес могут представлять также эффекты, обусловленные возможностью изменения фазового состояния в ходе фрикционного нагружения. В частности, следует ожидать стимулирование полиморфного превращения в сплавах, содержащих метастабильные фазы (например, фазовый переход аустенита в мартенсит деформации).

С учетом сказанного основная цель настоящего исследования -применительно к пружинным сталям мартенситного и аустенитного классов выявить особенности формирования тонкой структуры после обработки трением, определить функциональные свойства, а также разработать метод поверхностной фрикционной обработки длинномерных ленточных изделий.

В соответствии с этим задачи исследования состояли в следующем:

- исследовать тонкую структуру сталей мартенситного и аустенитного классов, подвергнутых фрикционному упрочнению;

- изучить влияние обработки трением на специфические свойства пружинных материалов: сопротивление малым пластическим деформациям, проявление эффекта Баушингера, релаксационную стойкость, усталостные свойства;

- разработать методику и сконструировать экспериментальную установку для фрикционной обработки длинномерных ленточных образцов;

- определить оптимальные условия деформационного упрочнения с использованием метода математического планирования эксперимента.

На защиту выносятся следующие основные положения, характеризующие научную новизну диссертационной работы:

1. Выявление особенностей поверхностной фрикционной обработки пружинных сталей мартенситного и аустенитного классов и установление возможности формирования в этих материалах высоко фрагментированной структуры нанокристаллического масштаба.

2. Использование поверхностной обработки трением в качестве перспективного способа повышения важных эксплуатационных характеристик упругих элементов.

3. Обоснование оптимальных режимов термомеханической обработки с целью формирования высоких функциональных свойств изучаемых сталей с использование оригинальной установки и технологии осуществления фрикционного упрочнения длинномерных ленточных заготовок.

Настоящая работа являлась составной частью госбюджетной темы № 2228 "Фазовые превращения и структурообразование в многокомпонентных сплавах на основе железа при термической и термопластической обработке", в рамках которой проводилось исследование по разделу "Принципы создания нанокристаллических (ультрадисперсных) систем посредством фрикционной

обработки пружинных сталей различного структурного класса". Кроме того, данная работа выполнялась при частичной поддержке проекта по программе конкурса "Молодые ученые УрФУ" 2011года.

Структура и объем диссертации: состоит из введения, 5 глав, общих выводов и списка литературных источников из 158 наименований, 132 страниц машинописного текста, 33 рисунков и 10 таблиц.

Глава 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ПО ТЕМЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

В силу особенностей работы узлов машин и механизмов, предполагающей непосредственный контакт деталей друг с другом, возможное воздействие внешней среды (жидкой, газовой), а также учет условий эксплуатационного нагружения (когда преимущественную нагрузку испытывают наружные слои материала), поверхностная обработка является важной технологической операцией, способной существенным образом повлиять на функциональные свойства изделий. Поэтому представляется обоснованным дать аналитический обзор подобных обработок, уделив, однако, приоритетное внимание методам, основанным на применении пластического деформирования.

1.1. Методы поверхностной обработки материалов

1.1.1. Методы, основанные на использовании деформационного наклепа

Поверхностная пластическая деформация (ППД) - это обработка деталей давлением (без снятия стружки), при которой пластически деформируется только их поверхностный слой [1].

С помощью широко применяемых методов окончательной обработки (шлифование, хонингование, доводка) создается необходимая форма деталей с заданной точностью, но часто не обеспечивается оптимальное качество поверхностного слоя. Оно достигается поверхностной пластической деформацией, при которой стружка не образуется, а происходит тонкое пластическое деформирование поверхностного слоя. В результате наблюдается его упрочнение, повышение эксплуатационных свойств материала [2]. В первую очередь это относится к долговечности деталей машин благодаря увеличению сопротивляемости мало- и многоцикловой усталости [3]. ППД осуществляется инструментом, деформирующие элементы которого (шарики, ролики или тела

иной конфигурации) взаимодействуют с обрабатываемой поверхностью по схемам качения, скольжения или внедрения.

Как правило, обработку деталей поверхностным пластическим деформированием разделяют на отделочную, отделочно-упрочняющую и упрочняющую. При этом достижение нужного результата регламентируется рабочим усилием, величина которого определяется характером сближением инструмента и заготовки, пределом текучести обрабатываемого материала и приведенным радиусом контактирующих поверхностей [5].

По характеру взаимодействия инструмента с деталью методы ППД подразделяется на статические и ударные [1].

Статическая ППД осуществляется перемещением инструмента вдоль обрабатываемой поверхности с постоянной или закономерно изменяющейся силой деформирования Г или глубиной внедрения к. В зоне контакта инструмента с деталью образуется область пластического течения - очаг деформации, размеры которого зависят от технологических факторов. При перемещении инструмента последовательно деформируется поверхностный слой детали.

Ударная ППД осуществляется нанесением инструментом случайно распределенных или регулярных ударов по детали. Размеры очага деформации зависят от кинетической энергии, сообщаемой инструменту. Обработку ведут так, чтобы пластические отпечатки покрыли обрабатываемую поверхность с определенной степенью перекрытия.

Соответственно в первом случае (статическое деформирование) поверхностное упрочнение обеспечивается такими известными технологическими приемами как а) накатывание стальным шариком или роликом и б) алмазным выглаживанием оправкой с впаянным в рабочей части алмазом.

Во втором случае (ударное деформирование) преимущественное применение нашли следующие способы: а) дробеструйный наклеп за счет кинетической энергии потока чугунной или стальной дроби;

б) центробежно-шариковый наклеп за счет кинетической энергии потока металлической дроби.

Рассмотрим наиболее известные из них [2].

При ППД по схеме качения деформирующий элемент (как правило, ролик или шарик) прижимается к поверхности детали с фиксированной силой Г, перемещается относительно нее, совершая при этом вращение вокруг своей оси. В зоне локального контакта деформирующего элемента с обрабатываемой поверхностью возникает очаг пластической деформация, который перемещается вместе с инструментом, благодаря чему поверхностный слой последовательно деформируется на глубину к, равную глубине распространения очага деформации. Размеры очага зависят от технологических факторов обработки -силы Г, формы и размеров деформирующего элемента, подачи, твердости обрабатываемого материала и др.

К методам ППД, в которых деформирующий элемент работает по схеме скольжения, относятся выглаживание и дорнование. Для этих процессов деформирующий элемент должен изготавливаться из материалов, имеющих высокую твердость (алмаз, твердый сплав и т.п.) и не склонных к адгезионному схватыванию с обрабатываемым материалом.

Алмазное выглаживание применяется обычно для поверхностного деформирования закаленных сталей [6], т.е. тогда, когда невозможно применить обработку накатыванием. Прижатый к обрабатываемой поверхности с силой инструмент внедряется в нее на некоторую глубину и при своем движении сглаживает исходные неровности. Недостатком выглаживания является низкая производительность и невысокая стойкость инструмента.

Дорнование - под этим понимают деформирующее протягивание (калибрование), которое применяется обычно для обработки отверстий. Это высокопроизводительный процесс, сочетающий в себе возможности чистовой, упрочняющей, калибрующей и формообразующей обработок. Формообразующая обработка применяется для получения на поверхности детали мелких шлицов и

других рифлений. Толщина упрочненного слоя при дорновании регулируется натягом, т.е. разностью диаметров дорна и отверстия заготовки.

Методы накатывания, выглаживания и деформирующего протягивания относятся к методам статического поверхностного деформирования. Характерным признаком этих методов является стабильность формы и размеров очага деформации в стационарной фазе процесса.

Наряду с этими методами в машиностроении существует большое число методов ППД, основанных на динамическом (ударном) воздействии инструмента на поверхность детали. В этих процессах инструмент внедряется в поверхностный слой детали перпендикулярно профилю поверхности или под некоторым углом к ней. Многочисленные удары, наносимые инструментом по детали по заданной программе или хаотично, оставляют на ней большое число локальных пластических отпечатков, которые в результате покрывают (с перекрытием или без него) всю поверхность. Размеры очага деформации зависят от материала детали, размеров и формы инструмента и от энергии удара по поверхности.

К методам ударного ППД относятся обработка дробью, виброударная, ультразвуковая, центробежно-ударная обработки и др.

Так, дробеструйная обработка осуществляется за счет кинетической энергии потока чугунной, стальной или другой дроби, который направляется, например, роторным дробеметом.

Виброударная обработка - это обработка рабочими телами деталей в замкнутом объёме контейнера при его вибрации. Виброударная обработка производится в результате множества микроударов и относительного скольжения с определённым давлением рабочих тел по поверхности обрабатываемых деталей.

Центробежно-шариковая обработка осуществляется за счет кинетической энергии стальных шариков (роликов), расположенных на периферии вращения диска. При вращении диска под действием центробежной силы шарики отбрасываются к периферии обода, взаимодействуют с обрабатываемой поверхностью и отбрасываются внутрь гнезда.

В работах [7-9] показано, что использование методов поверхностного пластического деформирования дает возможность значительно повысить эксплуатационные характеристики обрабатываемых деталей.

При ППД отсутствуют термические эффекты и шаржирование (т.е. насыщение поверхности инструментов абразивным порошком); обеспечивается минимальная шероховатость поверхности с благоприятной формой микронеровностей и большой долей опорной площади, создаются сжимающие остаточные напряжения, плавно и стабильно повышается микротвердость поверхностного слоя на глубине 1-3 мм. Повышение микротвердости может достигать 150%. При обеспечении требуемой шероховатости основное влияние ППД на несущую способность деталей проявляется через наклеп и остаточные напряжения [10].

При оптимальных режимах обработки долговечность детали (в условиях сильных перегрузок) повышается в десятки раз, а предел выносливости в 1,5-3 раза [11]. Испытания деформационно-упрочненных деталей свидетельствуют об уменьшении в 2-4 раза величины износа в условиях трения качения и качения с ^ проскальзыванием, и увеличением в 1,5-6 раз долговечности изделий при

контактных циклических нагрузках.

Наклеп поверхностных слоев металла уменьшает смятие и истирание, препятствует развитию совместной пластической деформации трущихся тел, и тем самым уменьшает вероятность их схватывания при трении. Кроме упрочнения поверхностных слоев, ППД используют в качестве заключительной чистовой обработки детали [10].

При ППД в поверхностном слое материала протекает целый ряд взаимосвязанных явлений: многократные упругие и пластические деформации, изменение прочностных и упругих свойств материала, трение, изнашивание и тепловые процессы, изменение микро- и макроструктуры, микрогеометрии поверхности и т.д. [4].

I

При обработке поверхности детали методами ППД вследствие трения и пластического деформирования материала происходит нагрев инструмента и обрабатываемой детали. Такой нагрев может вызвать термопластическое деформирование, необратимые структурные изменения и другие явления, способные нивелировать эффект ППД. Так, термопластическое деформирование приводит к снижению величины остаточных сжимающих напряжений, а в некоторых неблагоприятных случаях к их полному исчезновению и даже возникновению растягивающих напряжений.

Для предотвращения отрицательного влияния повышенного нагрева на эффективность обработки поверхностей методами ППД устанавливают такие давления и скорости обработки для конкретных материалов, которые не вызывают повышения температуры поверхности более допустимой. Применяют также соответствующие рабочие среды и смазочно-охлаждающие технологические материалы [10].

Известно также, что пластическая деформация может приводить к диспергированию зеренной структуры металлического материала. На начальной стадии обработки происходит фрагментация зерен металла (сплава) на блоки (субзерна) и образуется мозаичная структура. Последующее деформирование материала приводит к еще большему эффекту фрагментации зерен, происходит формоизменение кристалликов, их вытягивание в направлении деформации соответствующие рабочие среды и смазочно-охлаждающие технологические материалы [10].

По уровню дисперсности и степени разориентации элементов структуры можно выделить три группы технологических приемов деформационной обработки. К первой группе относятся традиционные способы деформирования (прокатка, экструзия, ковка, волочение), которые приводят к уменьшению поперечного сечения заготовки. Эти способы позволяют получать в интервале температур теплой пластической деформации зерна микронного размера, в которых разориентированные ячейки играют роль границ зерен. Во вторую

группу входят способы объемной интенсивной пластической деформации (ИПД), обеспечивающие измельчение исходной зеренной структуры до зерен субмикронного размера (120-200 нм) с высокоугловыми границами деформационного происхождения [12-14]. Примерами способов, позволяющих сформировать такую структуру, являются равноканальное угловое прессование (РКУП), винтовая экструзия и всесторонняя ковка. К наиболее распространенным способам ИПД относятся РКУП. Весьма примечательно, что при РКУП и винтовой экструзии деформация массивных образцов реализуется преимущественно сдвигом без изменения поперечного сечения образца. Это позволяет выполнять многократное повторное деформирование и обеспечивает накопление высокой степени деформации. Именно возможность достижения высокой степени деформации является основным преимуществом РКУП и винтовой экструзии над способами первой группы. Третья группа включает способы ИПД, которые обеспечивают формирование наноразмерных зерен (меньше 100 нм) с высокоугловыми границами. К ним относятся кручение под высоким давлением, а также способы поверхностной ИПД (размол в шаровой мельнице, обработка дробью, высокоскоростное трение, сверление, силовое резание). В этих методах получение наноразмерных зерен, как представляется, обусловлено ИПД в сочетании с динамической рекристаллизацией.

Одним из перспективных способов высокоэнергетического механического воздействия для получения высокодисперсных материалов может быть поверхностная интенсивная пластическая деформация трением [12]. Практическое применение такой обработки сдерживается недостаточно полными сведениями о закономерностях структурных изменений в указанных условиях.

В конечном итоге образуется ориентированная структура волокнистого характера с анизотропными механическими свойствами - пластичность, например, вдоль волокон меньше, чем в поперечном направлении.

Под действием внешних нагрузок деталь деформируется, т.е. меняет форму и размеры. Добиться больших пластических деформаций в процессе нагружения

детали из конструкционных сталей при комнатной температуре не всегда удается из-за разрушения детали. В данном случае на помощь приходит горячая деформация.

1.1.2. Другие методы поверхностной обработки

Выше были рассмотрены наиболее распространенные способы поверхностной обработки материалов, основанные на использовании процесса пластического деформирования. Вместе с тем существуют иные технологические приемы, так или иначе направленные на поверхностное упрочнение металлических деталей машин и механизмов. К ним относятся методы, основанные на использовании теплового воздействия, и комбинированные методы (химико-термическая обработка).

Поскольку указанные методы поверхностной обработки не являются предметом рассмотрения в рамках настоящего исследования, поэтому можно ограничиться лишь конспективным упоминанием их технологических особенностей.

В первом случае принято различать три группы методов упрочнения поверхностей материалов концентрированными потоками энергии [6]:

— лазерная и электронно-лучевая обработка, основой которой является перенос энергии от лучевого источника к обрабатываемой поверхности, которая в результате мощного локального энергетического воздействия приобретает новые свойства (лазерное упрочнение, лазерная наплавка, электронно-лучевая обработка).

— плазменное и детонационное напыление, основу которого составляет перенос вещества от некоторого источника к предварительно очищенной обрабатываемой поверхности, на которой это вещество оседает, формируя защитное покрытие.

— вакуумная ионно-плазменная обработка — в этом случае используется источник вещества, крупные частицы которого разогреваются и разгоняются до

высокой энергии и внедряются или прилипают к обрабатываемой поверхности, формируя на ней слой нанесенного вещества (ионное распыление, магнетронное распыление, ионное осаждение покрытий, ионно-диффузионное насыщение, ионное легирование).

Основным достоинством данных методов является возможность создания весьма высокого уровня физико-механических свойств материалов в тонких поверхностных слоях, нанесение плотных покрытий из тугоплавких химических соединений, а также алмазоподобных фаз, которые невозможно получить традиционными методами. Кроме того, эти методы позволяют:

— обеспечивать высокую адгезию покрытия к подложке;

— равномерность покрытия по толщине на большой площади;

— варьировать состав покрытия в широком диапазоне, в пределах одного технологического цикла;

— получить высокую чистоту поверхности покрытия;

— экологическую чистоту производственного цикла.

Широко известным и весьма распространенным технологическим способом поверхностного воздействия является химико-термическая обработка (ХТО). Она представляет собой комплексную обработку, в которой сочетается термическое и химическое влияние на металлические материалы для изменения химического состава, структуры и свойств в поверхностных слоях. Основные преимущества ХТО перед поверхностной закалкой состоят, во-первых, в более глубоком изменении свойств поверхностных слоев материала, где сосредоточены основные концентраторы напряжений, и, следовательно, в более кардинальном повышении твердости и износостойкости, увеличении надежности и долговечности деталей машин. Во-вторых, возможности методов ХТО значительно универсальные в отношении формы деталей, в то время как технологии поверхностной закалки, как правило, требуют индивидуального подбора оборудования к деталям различной формы. ХТО, повышая твердость, износостойкость, кавитационную и

коррозионную стойкость и создавая на поверхности благоприятные остаточные напряжения сжатия, увеличивает надежность и долговечность деталей машин.

Заключение диссертации по теме «Материаловедение (по отраслям)», Федоренко, Ольга Николаевна

ОБЩЕЕ ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ

Среди известных методов поверхностного пластического деформирования металлических материалов заслуживающим несомненного внимания является способ обработки путем трения скольжения. До настоящего времени этот технологический прием был известен применительно к материалам (в основном инструментального класса), в которых нужно было обеспечить повышенное значение такой важной служебной характеристики, как износостойкость. Вместе с тем подобная обработка может рассматриваться в качестве перспективного метода упрочнения широкой номенклатуры пружинных материалов. Здесь следует отметить два важных обстоятельства, присущих именно упругим элементам. Во-первых, они должны быть высокопрочными материалами, чтобы иметь возможность воспринимать повышенные рабочие нагрузки, не выходящие, однако, за пределы упругой области нагружения и не испытывающие, следовательно, в процессе эксплуатации даже минимальную по величине остаточную деформацию. Во-вторых, упругие элементы (изготовленные из проволоки или ленты) обычно эксплуатируются в условиях воздействия преимущественно изгибающих или крутящих нагрузок. Тем самым наиболее нагруженными участками оказываются их поверхностные слои. Поэтому использование методов поверхностного упрочнения таких изделий, в том числе путем фрикционной обработки, представляется вполне оправданным технологическим приемом.

В настоящей работе впервые поверхностная фрикционная обработка была применена для деформационного упрочнения пружинных сталей. В качестве объекта исследования были выбраны пружинные стали, относящиеся к разным структурным классам — мартенситному и аустенитному. В качестве основного пружинного материала мартенситного класса изучалась низколегированная сталь 70С2ХА (ЭИ-142). Основное внимание из числа аустенитных сталей было

уделено стали 12Х17Н8Г2С2МФ (ЗИ-126), отличающейся метастабильностью у-фазы. В качестве дополнительных материалов рассматривались также стали У9А и 13Х18Н10ГЭС2М2 (ЗИ-98).

Подробно рассмотрены структурные аспекты поверхностного упрочнения при помощи фрикционной обработки исследуемых сталей в условиях нагружения, близких к реальным условиям эксплуатации стальных деталей. Обсуждены важные вопросы, касающиеся структурных превращений, особенностей деформационного упрочнения, а также их влияния на сопротивление малым пластическим деформациям, релаксационную устойчивость, сопротивление повторному нагружению (эффект Баушингера). Возможность формирования при трении высокопрочных и теплостойких нанокристаллических структур в поверхностных слоях пружинных сталей позволяет рассматривать упрочняющую фрикционную обработку в качестве перспективного способа улучшения эксплуатационно важных характеристик таких изделий. Данный способ деформирования обеспечивает также не только наклеп, но и создание благоприятной схемы напряженного состояния, где доминирующую роль играют сжимающие напряжения.

На основании выполненного исследования можно сформулировать следующие выводы.

1. Впервые метод поверхностного пластического деформирования трением скольжения использован для повышения функциональных свойств упругих элементов, полученных из плющеной ленты. Объектом изучения являлись стали разных структурных классов - мартенситного (70С2ХА) и аустенитного (12Х17Н8Г2С2МФ).

2. Рентгенографический анализ показал, что поверхностная фрикционная обработка закаленной плющеной ленты стали 70С2ХА приводит к снижению степени тетрагональности мартенсита. Тем самым трение способствует

динамическому распаду пересыщенного а-твердого раствора (мартенсита). В нестабильной аустенитной стали 12Х17Н8Г2С2МФ, подвергнутой холодному деформированию (волочению + плющению) последующая поверхностная фрикционная обработка активизирует процесс образования мартенсита деформации вследствие развития полиморфного у—>а превращения. Показано также, что фрикционная обработка холоднодеформированной аустенитной стали приводит к ослаблению текстуры прокатки.

3. Электронно-микроскопическое исследование тонких фольг позволяет заключить, что деформация трением сталей обоих структурных классов -мартенситного и аустенитного - способствует формированию в поверхностном слое плющеной ленты глубиной до ~ 10 мкм сильно фрагментированной микроструктуры, по размерам приближающейся к нанометрическому масштабу. Такое структурное состояние сохраняется при заключительной термической обработке - стандартных режимах отпуска (старения) данных сталей исключающей прохождение процесса рекристаллизации.

4. Фрикционная обработка способствует деформационному упрочнению и возрастанию сопротивления усталостному нагружению, при этом показатели микротвердости НУ0,5 повышаются на 14-23% для мартенситных сталей и 40-50% - для аустенитных, условный предел упругости сг0,оз возрастает на 10% , но более заметно - выносливость (почти в 2-3 раза). Одновременно обработка трением способствует снижению сопротивления стали повторному нагружению с обратным знаком (эффект Баушингера). При этом характеристики вязкости (число знакопеременных гибов) сохраняются на достаточно высоком уровне, равном 30-32.

5. Дополнительная обработка трением благоприятно влияет на уровень релаксационной стойкости. Более сильное пересыщение по дефектам, активное фрагментирование микроструктуры в сочетании с закреплением дислокаций

как при динамическом отпуске (старении), так и в процессе заключительного этапа термомеханического упрочнения рассматриваются в качеств основных причин, вызывающих торможение сдвигового и структурного механизмов релаксации напряжений.

6. Предложен способ поверхностной фрикционной обработки длинномерных ленточных образцов, основанный на деформировании в упругопластической области путем протягивания заготовки через закрепленные инденторы-валки. Методом планирования выполнен трехфакторный эксперимент по поиску оптимального режима фрикционного упрочнения. Наиболее существенное влияние на деформационный наклеп оказывают величина радиуса инденторов, а также действующая сила в зоне контакта. Вместе с тем число проходов оказывается наименее воздействующим фактором, что позволяет строить более рациональную схему фрикционного деформирования с учетом количественного ограничения этого технологического параметра.

7. Разработанная технология ПФО тонкой ленты из аустенитных и мартенситных сталей прошла успешную апробацию для изготовления упругих элементов в изделиях специального назначения.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Федоренко, Ольга Николаевна, 2014 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. ГОСТ 18296-72 Обработка поверхностным пластическим деформированием. Термины и определения. - М.: Издательство стандартов, 1972. - 9 с.

2. Филиппов, М.А. Поверхностная обработка и покрытия в машиностроении / М.А. Филиппов, И.И. Косицына, М.А. Гервасьев. - Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2009.-213 с.

3. Гребеник, В.М. Усталостная прочность и долговечность металлургического оборудования / В.М. Гребеник. - М.: Машиностроение, 1969. - 256 с.

4. Филиппов, М.А. Упрочнение и защита поверхности металлов / М.А. Филиппов, И.И. Косицына, М.А. Гервасьев. - Екатеринбург: УрО РАН, 2012.-234 с.

5. Суслов, А.Г. Отделочно-упрочняющая обработка поверхностным пластическим деформированием / А.Г. Суслов, Р.В. Гуров, Е.С. Тишевских // Упрочняющие технологии и покрытия. - 2008. - № 9. - С. 20-21.

6. Полетаев, В.А. Методы обеспечения требуемого качества поверхностного слоя деталей машин: методическое пособие по выполнению курсовой работы. [Электронный ресурс] / В.А. Полетаев // ИГЭУ. - 2002. - Режим доступа: http.7/elib.ispu.ru/library/lessons/Poletaev, свободный.

7. Кудрявцев, И.В. Новые способы поверхностного пластического деформирования/ И.В. Кудрявцев, P.E. Грудская // Машиностроитель. -1984. - №

7. -С. 28-29.

8. Папшев, Д. Д. Отделочно-упрочняющая обработка поверхностным пластическим деформированием / Д.Д. Папшев. - М.: Машиностроение, 1978. -152 с.

9. Балтер, М.А. Комбинированное упрочнение азотированием и обкаткой роликами / М.А.Балтер, М.Л. Туровский, P.A. Новик // МиТОМ. -1969. -№ 9. -С. 25-28.

10. Денисова, Н.Е. Триботехническое материаловедение и триботехнология. Учебное пособие для студентов высших учебных заведений / Н.Е. Денисова, В.А. Шорин, И.Н. Гонтарь. - 1-е изд., Пензинский государственный университет, 2006. - 349 с.

11. Баршай, H.JI. Обеспечение качества поверхности и эксплуатационных характеристик деталей после обработки в условиях дискретного контакта с инструментом / И.Л. Баршай. - Мн.: УП "Технопринт", 2003. - 244 с.

12. Юркова, А.И. Структура и механические свойства железа после поверхностной интенсивной пластической деформации трением. I. Особенности формирования структуры / А.И. Юркова, Ю.В. Мильман, A.B. Бякова // Деформация и разрушение материалов. - 2009. - №1. - С. 2-11.

13. Юркова, А.И. Структура и механические свойства железа после поверхностной интенсивной пластической деформации трением. II. Механические свойства нано- и субмикрокристаллического железа / А.И. Юркова, Ю.В. Мильман, A.B. Бякова // Деформация и разрушение материалов. - 2009. - №2. -С.2-8.

14. Валиев, Р.З. Наноструктурные материалы, полученные интенсивной пластической деформацией / Р.З. Валиев, И.В. Александров. - М.: Логос, 2000. -272 с.

15. Поздеева, H.A. Упрочнение поверхности и повышение износостойкости углеродистых и низколегированных сталей наноструктурирующей фрикционной обработкой: дис. ... канд. тех. наук: 05.16.01 / Поздеева Наталья Андреевна: защищена 28.05.2012: утв. 07.09.2012. - Екатеринбург, 2012. - 167 с.

16. Леванов, А.Н. Контактное трение в процессах обработки металлов давлением / А.Н. Леванов, В.Л. Колмогоров, С.П. Буркин, Б.Р. Картак, Ю.В. Ашпур, Ю.И. Спасский. - М.: Металлургия. 1976. - 416 с.

17. Крамов, У.Н. Основы трибоники: Учебн. пособие / У.Н. Крамов, М.А. Левитин -Ташкент: Укитувчи, 1984. - 184 с.

18. Крагельский, И.В. Основы расчетов на трение и износ / И.В. Крагельский, М.Н. Добычин, B.C. Комбалов. - M.: Машиностроение, 1977. - 526 с.

19. Дерягин, Б.В. Адгезия / Б.В. Дерягин, H.A. Кротова. - М-Л.: АН СССР, 1949.-256 с.

20. Боуден, Ф. Трение и смазка твердых тел / Ф. Боуден, Д. Тейбор : Пер. с англ. -М.: Машиностроение, 1968.- 543 с.

21. Горячева, И. Г. Механика фрикционного взаимодействия / И.Г. Горячева. -М.: Наука, 2001.-478 с.

22. Грачев, C.B. Физическое Металловедение / C.B. Грачев, В.Р. Бараз, A.A. Богатов, В.П. Швейкин. - Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2001. - 534 с.

23. Арзамасов, Б.Н. Материаловедение / Б.Н. Арзамасов, В.И. Макаров, Г.Г. Мухин и др. -М.: МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2008. - 648 с.

24. Крагельский, И.В. Трение и износ / И.В. Крагельский. - М.: Машиностроение, 1683-480 с.

25. Любарский, И.М. Металлофизика трения. - Серия "Успехи современного металловедения" / И.М. Любарский, Л.С. Палатник - М.: Металлургия, 1976. -176 с.

26. Гарбар, И.И. Некоторые закономерности формирования структуры металла при трении / И.И. Гарбар // Трение и износ. - 1981. -Т. 2. -№ 6. - С. 1076-1084.

27. Металловедение и термическая обработка стали: Справ. Изд. - 3-е изд., перераб. и доп. В 3-х т. Т. 1. Методы испытаний и исследования / под ред. М.Л. Бернштейна и А.Г. Рахштадта. - М.: Металлургия, 1983. - 352 с.

28. Мур, Д. Основы и применение трибоники: пер. с англ. / Д. Мур. - М.: Мир, 1978.-487 с.

29. Трибология. Физические основы, механика и технические приложения: Учебник для вузов/ И.И. Беркович, Д.Г. Громаковский; под ред. Д.Г. Громаковского. - Самара: Самар. гос. техн. ун-т., 2000. - 268 с.

30. Костецкий, Б.И. Поверхностная прочность материалов при трении / Б.И. Костецкий, И.Г. Носовский, А.К. Караулов и др. - Киев: Техника, 1976. - 296 с.

31. Алехин, В.П. Физика прочности и пластичности поверхностных слоев материалов / В.П. Алехин. - М.: Наука, 1983. - 280 с.

32. Панин, В.Е. Физическая мезомеханика поверхностных слоев твердых тел / В.Е. Панин // Физическая мезомеханика. - 1999. - Т.2. - №6. - С. 5-23.

33. Панин, В.Е. Эффект поверхностного слоя в деформируемом твердом теле / В.Е. Панин, A.B. Панин // Физическая мезомеханика. - 2005. - Т. 8. - № 5. - С. 7-15.

34. Zangwill, A. Physics of surfaces / A. Zangwill - Cambrige: Cambrige University Press, 1988. - 536 p.

35. Костецкий, Б.И. Механо-химические процессы при граничном трении / Б.И. Костецкий, М.Э. Натансон, Л.И. Бершадский. - М.: Наука, 1972. - 170 с.

36. Коршунов, Л.Г. Структурные превращения при трении и износостойкость аустенитных сталей / Л.Г. Коршунов // ФММ. - 1992. - №8. - С.3-21.

37. Макаров, A.B. Наноструктурирующая фрикционная обработка углеродистых и низколегированных сталей / A.B. Макаров // Глава в кн. Перспективные материалы. T. IV: учеб. пособие / под ред. Д.Л. Мерсона. - Тольятти: ТГУ, 2011. -435с.- Гл. З.-С. 123-208.

38. Heilmann, P. Orientation determination of subsurface cells generated by sliding / P. Heilmann, W.A. Clark, D.A. Rigney // Acta Metallugica. -1983. -Vol. 31. - N 88. -P.1293-1305.

39. Тарасов, С.Ю. Структурные изменения в металлических материалах в условиях адгезионного трения: дис. ... док. тех. наук: 05.02.01/ Тарасов Сергей Юльевич. - Томск, 2008. - 281 с.

40. Коршунов, Л.Г. Структурные аспекты износостойкости сталей мартенситного класса / Л.Г. Коршунов, A.B. Макаров, Н.Л. Черненко // ФММ. - 1994. - Т. 78. -Вып. 4.-С. 128-146.

41. Коршунов, Л.Г. Влияние напряженного состояния зоны фрикционного контакта на формирование структуры поверхностного слоя и трибологические

свойства сталей и сплавов / Л.Г. Коршунов, В.А. Шабашов, Н.Л. Черненко, В.П. Пилюгин // ФММ. -2008. -Т.105. -№ 1. - С. 70-85.

42. Коршунов, Л.Г. Нанокристаллические структуры трения в сталях и сплавах, их прочностные и трибологические свойства / Л.Г. Коршунов, A.B. Макаров, Н.Л. Черненко // В сб. трудов "Развитие идей академика В.Д. Садовского". Екатеринбург: ИФМ УрО РАН. - 2008. - С. 218-241.

43. Коршунов, Л.Г. Структура, прочность и теплостойкость мартенсита стали У8, деформированной трением / Л.Г. Коршунов, A.B. Макаров, Н.Л. Черненко, С.П. Насонов // ФММ. - 1996. -Т.82. -№2. - С.38-48.

44. Алехин, В.П. Закономерности формирования наноструктурного состояния конструкционных и инструментальных сталей при поверхностной упрочняющей обработке и ее технологические параметры / В.П. Алехин, О.В. Алехин. // Деформация и разрушение материалов. - 2008. - № 9. - С. 32-39.

45. Макаров, A.B. Структура и абразивная износостойкость закаленных и отпущенных заэвтектоидных углеродистых сталей / A.B. Макаров, Л.Г. Коршунов, В.М. Счастливцев, Н.Л. Солодова, И.Л. Яковлева // ФММ. - 2004. - Т. 98.-Вып. 4.-С. 96-112.

46. Колубаев, A.B.. Закономерности формирования поверхностных структур при трении с высокими нагрузками / A.B. Колубаев, С.Ю. Тарасов // Трение и износ. - 1998. - Т.19. - №3. - С. 379-385.

47. Макаров, A.B. Повышение твердости и износостойкости закаленных лазером стальных поверхностей с помощью фрикционной обработки / A.B. Макаров, Л.Г. Коршунов // Трение и износ. - 2003. - Т. 24. - № 3. - С. 301-306.

48. Макаров, A.B. Повышение теплостойкости и износостойкости закаленных углеродистых сталей фрикционной упрочняющей обработкой / A.B. Макаров, Л.Г. Коршунов, И.Ю. Малыгина, И.Л. Солодова // Металловедение и термическая обработка металлов. - 2007. - № 3. - С. 57-62.

49. Коршунов, Л.Г. Прочностные и трибологические свойства нанокристаллических структур, формирующихся в сталях и сплавах при

абразивном и адгезионном изнашивании / Л.Г. Коршунов, А.В. Макаров, Н.Л. Черненко // В сб. трудов "Нанотехнология и физика функциональных нанокристаллических материалов". Екатеринбург: УрО РАН. - 2005. -Т. 1. — С. 288-305.

50. Коршунов, Л.Г. Структурные превращения при трении и износостойкость сплавов системы Fe-Mn, содержащих е-мартенсит / Л.Г. Коршунов, Н.Л. Черненко // ФММ. -1987. - Т.63. - Вып. 2. - С. 319-328.

51. Коршунов, Л.Г. Влияние е-мартенсита на абразивную износостойкость железомарганцевых сплавов / Л.Г. Коршунов, Н.Л. Черненко // ФММ. - 2002. - Т. 94.-№6.-С. 53-61.

52. Макаров, А.В. Прочность и износостойкость нанокристаллических структур поверхностей трения сталей с мартенситной основой / А.В. Макаров, Л.Г. Коршунов // Известия Вузов. Физика. - 2004. - № 8. - С. 65-80.

53. Korshunov, L.G. Ultrafine Structures Formed upon Friction and Their Effect on the Tribological Properties of Steels / L.G. Korshunov, A.V. Makarov, N.L. Chernenko // The Physics of Metals and Metallography. - 2000. -V. 90. - Suppl. 1. - P. S48-S58.

54. Макаров, А.В. Влияние упрочняющей фрикционной обработки на химический состав, структуру и трибологические свойства высокоуглеродистой стали / А. В. Макаров, Л. Г. Коршунов, В. Б. Выходец, Т. Е. Куренных, Р. А. Саврай. // Физика металлов и металловедение. - 2010. - Т. 110. - № 5 - С. 530-544.

55. Макаров, А.В. Влияние фрикционной и комбинированных деформационно-термических обработок на трибологические и механические свойства закаленной конструкционной стали / А.В. Макаров, Н.А. Поздеева, Р.А. Саврай, А.С. Юровских, И.Ю. Малыгина // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. - 2011. - Т. 13 - № 4(3). - С. 799-804.

56. Wilson, D.V. Effects of plastic deformation on carbide precipitation in steel / D.V. Wilson // Acta Metallurgies - 1957. - V. 5. - № 6. - P. 293-302.

57. Kalish, D. Structural changes and strengthening in the strain tempering of martensite / D. Kalish, M. Kohen // Materials Science and Engineering. - 1970. - V. 6. - № 3. -P. 156-166.

58. Гаврилюк, В.Г. Распределение углерода в стали / В.Г. Гаврилюк. - Киев: Наукова думка, 1987. - 208 с.

59. Кузнецов, В.П. Износостойкость поверхностей деталей из стали 20X13 с субмикро- и нанокристаллическими слоями, сформированными выглаживанием на токарно-фрезерном центре / В.П. Кузнецов, А.В. Макаров, А.С. Юровских, Р.А Саврай, А.Е. Киряков // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. - 2011. - Т. 13. - № 4(3). — С. 776-781.

60. Гольдштейн, М.И. Металлофизика высокопрочных сплавов / М.И. Гольдштейн, B.C. Литвинов, Б.М. Бронфин. - М.: Металлургия, 1986. - 312 с.

61. Тушинский, Л.И. Теория и технология упрочнения металлических сплавов / Л.И. Тушинский. - Новосибирск: Наука, сиб. отд-ние, 1990. - 306 с.

61. Кузнецов, В.П, Упрочнение и повышение качества поверхности деталей из аустенитной коррозионно-стойкой стали алмазным выглаживанием на токарно-фрезерном центре / В.П. Кузнецов, А.В. Макаров, А.Л. Осинцева, А.С. Юровских, Р.А. Саврай, С.А. Роговая, А.Е. Киряков // Упрочняющие технологии и покрытия. -2011. -№11. -С. 16-26.

62. Zhang, Н. W. Formation of nanostructured surface layer on AISI 304 stainless steel by means of surface mechanical attrition treatment / H. W. Zhang, Z. K. Hei, G. Liu, J. Lu, K. Lu // Acta Materialia. - 2003. - V. 51. - № 7. - P. 1871-1881.

63. Chen, X. H. Tensile properties of a nanocrystalline 316L austenitic stainless steel / X. H. Chen, J. Lu, K. Lu // Scripta Materialia. - 2005 - V. 52. - № 10. - P. 10391044.

64. Ronald, T. Fatigue life improvement through surface nanostructuring of stainless steel by means of surface mechanical attrition treatment / T. Ronald, D. Retraint, K. Lu, J. Lu // Scripta Mater. - 2006. - № 54. - P. 1949-1954.

65. Wang, X.Y. Mechanical, electrochemical and tribological properties of nanocrystalline surface of 304 stainless steel / X.Y. Wang, D.Y. Li // Wear. - 2003. -V. 255.-P. 836-845.

66. Mordyuk, B.N. Effect of structure evolution induced by ultrasonic peening on the corrosion behavior of AISI 321 stainless steel / B.N. Mordyuk, G.I. Prokopenko, M.A. Vasylyev, M.O. Iefimov // Materials Science & Engineering A. - 2007. - V. 458. -P. 253-261.

67. Wang, T. Surface nanocrystallization induced byshot peening and its effect on corrosion resistance of lCrl8Ni9Ti stainless steel / T. Wang, J. Yu, B. Dong // Surface and Coatings Technology. - 2006. - V. 200. - P. 4777-4781.

68. Смирнов, О. M. Влияние ультразвуковой обработки на внутреннее напряженное состояние и фазовый состав трип-стали / О. М. Смирнов, JI. Е. Алексеева, А. М. Глезер, М. М. Кулак, С. Е. Манаенков // Деформация и разрушение материалов. - 2007. - № 4. - С. 43-44.

69. Алексеева, Л. Е. Механизмы релаксации локальных микронапряжений при ультразвуковой поверхностной обработке аустенитных сталей / Л. Е. Алексеева, М. Н. Панкова, О. М. Смирнов // Сборник тезисов V Международной конференции "Фазовые превращения и прочность кристаллов", посвященной памяти академика Г.В. Курдюмова (17-21 ноября 2008г., Черноголовка), Черноголовка, 2008.-С. 124-125.

70. Носовский, И.Г. Влияние газовой среды на износ металлов / И.Г. Носовский. -Киев: Техника, 1968. -181 с.

71. Горский, В.В. Формирование легированных кислородом сплавов Ме-Ме'-О в зоне контакта металлов при трении / В.В. Горский // Трение и износ. - 1989. -Т. 10. -№ 3. - С. 452-460.

72. Лебедева, И.Л. Перераспределение легирующих элементов в активном слое стали 1X17Н2 в процессе трения/ И.Л. Лебедева, И.М. Любарский, Г.П. Уманский, Ю.С. Урицкий // ФММ. - 1977. - Т. 44. - Вып. 1. - С. 127-132.

73. Бакли, Д. Поверхностные явления при адгезии и фрикционном взаимодействии. Пер. с англ. / Д. Бакли. - М.: Машиностроение, 1986. - 359 с.

74.Wang, Z.B. Effect of surface nanocrystallization on friction and wear properties in low carbon steel / Z.B. Wang, N.R. Tao, S. Li , W. Wang, G. Liu, J. Lu, K. Lu // Materials Science and Engineering: A. - 2003. - V. 352. - № 1-2. - P. 144-149.

75. Lu, K. Nanostructured surface layer on metallic materials induced by surface mechanical attrition treatment / K. Lu, J. Lu // Materials Science and Engineering: A.

2004. - V. 375-377. - P. 38-45.

76. Liu, G. Surface nanocrystallization technique of engineering metallic materials (Part I) / G. Liu, L. Zhou // Journal of Nanoscience and Nanotechnology. - 2006. - V. 3. -№ l.-P. 56-60.

77. Wang, Z.B. Wear and corrosion properties of a low carbon steel processed by means of SMAT followed by lower temperature chromizing treatment / Z.B. Wang, J. Lu, K. Lu // Surf Coat Technol. - 2006. - V. 201. - P. 796-801.

78. Tong, W. B.Nitriding iron at lower temperatures / W. B. Tong, N. R. Tao, Z. B.Wang , J. Lu, K. Lu // Science. - 2003. - V. 299/ - № 5607. - P. 686-688.

79. Wang, Z. B. Chromizing behaviors of a low carbon steel processed by means of surface mechanical attrition treatment / Z. B. Wang, J. Lu, K. Lu // Acta Materialia. -

2005. - V. 53. - № 7. - P. 2081-2089.

80. Wang, Z. B. Diffusion of chromium in nanocrystalline iron produced by means of surface mechanical attrition treatment / Z. B. Wang, N. R. Tao, W. B. Tong, J. Lu, K. Lu // Acta Materialia. - 2003. - V. 51 - № 14. - P. 4319-4329.

81. Ba, D.M. Friction and wear behaviors of nanocrystalline surface layer of chrome-silicon alloy steel / D.M. Ba, S.N. Ma, F J. Meng, C.Q Li // Surface and Coatings Technology. - 2007. - V. 202. - P. 254-260.

82. Zhou, L.Grain size effect on wear resistance of a nanostructured AISI52100 steel / L. Zhou, G. Liu, Z. Han, K. Lu // Scripta Materialia. - 2008. - V. 58. - P. 445-448.

83. Lv, X.R.Effect of nanocrystallization on tribological behaviors of ingot iron / X.R. Lv, S.G. Wang, Y. Liu, K. Long, S. Li, Z.D. Zhang // Wear. - 2008. - V. 264. - P. 535-541.

84. Yan, W. Effect of surface work hardening on wear behavior of Hadfield steel / W. Yan, L. Fang, K. Sun, Y. Xu // Materials Science and Engineering: A. - 2007. - V. 460-461.-P. 542-549.

85. Zhang, Y.S. Friction and wear behaviors of nanocrystalline surface layer of pure copper / Z. Han, K. Wang, K. Lu // Elsevier. - 2005. - № 06. - P. 942-948.

86. Колгачев, A.E. Влияние предварительного наноструктурирования поверхностного слоя на износостойкость титанового сплава ВТ6, подвергнутого химико-термической обработке / А.Е. Колгачев, С.В. Панин, Ю.И. Почивалов, Н.А. Антипина // Известия Томского политехнического университета. - 2006. - Т. 309. -№ 2. - С. 144-149.

87. Kim, W.J. Optimization of strength and ductility of 20204 A1 by equal channel angular pressing (ECAP) and post-ECAP aging / W.J. Kim, C.S. Chung, D.S. Ma et al. // Scripta Mater. - 2003. - № 49. - P. 333-338.

88. Hu, L. Ultrafme grained structure and mechanical properties of LY12 Al alloy prepared by repetitive upsetting-extrusion / L. Hu , Y. Li, E. Wang , Y. Yu // Mater. Sci. Eng. - 2006. - A422. - P. 327-332.

89. Asquith, D.T. The effect of combined shot-peening and PEO treatment on the corrosion performance of 2024 Al alloy / D.T. Asquith, A.L. Yerokhin, J.R. Yates, A. Matthews // Thin Solid Films. - 2007. - 516. - P. 417-421.

90. Liao, M. Effect of ultrasonic impacttreatment on fatigue behavior of naturally exfoliated aluminium alloy / M. Liao , W.R. Chen , N.C. Bellinger // Inter. J. Fatigue. -2008. -30. -P. 717-726.

91. Mordyuk, B.N. Ultrasonic impact peening for surface properties' management / B.N. Mordyuk, G.I. Prokopenko // Journal of Sound &Vibrations. - 2007. - V. 308. -№3-5.-P. 855-866.

92. Rodopoulos, C.A. The effect of surface engineering treatment on fatigue behavior of 2024-T351 aluminum alloy / C.A. Rodopoulos, A.Th. Kermanidis, E. Statnikov et al. // J. Mater. Eng. Perform. - 2007. - 16. - P. 30-34.

93. Гаркунов, Д.Н. Триботехника / Д.Н. Гаркунов. - М.: Машиостроение, 1989. -328 с.

94. Рыбакова, JI.M. Структура и износостойкость металла / J1.M. Рыбакова, Л.И. Куксенова. - М.: Машиностроение, 1982. - 212 с.

95. Грипачевский, А.Н. Локальное рентгеноспектральное исследование поверхности трения бронзы БрОФ 10-1 / А.Н. Грипачевский, В.В. Горский, В.Н. Литвинов, Е.А. Шувалова // Трение и износ. - 1985. - Т. 6. - № 4. - С. 727-731.

96. Бараз, В.Р. Азотирование деформированных аустенитных сталей / В.Р.Бараз, А.С.Заваров // ФММ. - 1992.- Т.73.- Вып.6.- С. 131-137.

97. Бараз, В.Р. Исследование процесса азотирования деформированной мартенситно-стареющей стали в виброкипящем слое / В.Р.Бараз, С.В.Грачев // Известия вузов. Черная металлургия. - 1997. - № 7. - С. 46-48.

98. Бараз, В.Р. Низкотемпературное азотирование аустенитной стали в виброкипящем слое/ В.Р.Бараз, С.В.Грачев // МиТОМ. - 1999. - №11. - С. 6-10.

99. Grachov, S.V. Thermomechanical treatment of age hardening austenitic steels / S.V. Grachov, V.R. Baras // Ind. Heat. - 1980. - V. 47. - № 10. - P. 20-23.

100. Бараз, В.Р. Релаксационная стойкость и сопротивление усталостному разрушению пружинной аустенитной стали / В.Р. Бараз, В.В. Покачалов, С.В. Грачев // Известия вузов. Черная металлургия. - 1983. - № 6. - С. 87-89.

101. Бараз, В.Р. Термомеханическое упрочнение стабильных и метастабильных аустенитных сталей / В.Р. Бараз, С.В. Гладковский, Е.А. Ишина // МиТОМ. -2005. - № 12 (606). - С. 24-27.

102. Бараз, В.Р. Нержавеющие аустенитные стали для высокопрочных и релаксационных упругих элементов и медицинских инструментов / В.Р. Бараз, С.В. Грачев // МиТОМ. - 1982. - № 7. - С. 54-55.

103. Сагарадзе, В.В. Упрочнение аустенитных сталей / В.В. Сагарадзе,

A.И. Уваров. - М. : Наука, 1989. - 270 с.

104. Бараз, В.Р. Влияние старения на свойства деформированных нержавеющих аустенитных сталей / В.Р. Бараз, C.B. Грачев, J1.E. Попова, Э.Б. Аджи-Асан // В кн.: Термическая обработка и физика металлов. Вып. 2. Свердловск: изд. УПИ, 1976.-С. 23-27.

105. Бядретдинова, М.А. Высокопрочные экономнолегированные нержавеющие пружинные сплавы / М.А. Бядретдинова, Е.К. Захаров // Сталь. - 1983. - № 4. -С. 70-71.

106. Бараз, В.Р. Аустенитные стали для теплостойких упругих элементов /

B.Р.Бараз. // Национальная металлургия. - 2003. - №3. - С.91-94.

107. Бараз, В.Р. Деформационно-стареющие аустенитные стали / В.Р.Бараз // МиТОМ. - 1987. - № 10. - С. 17-20.

108. Бараз, В.Р. Упрочнение проволоки из метастабильных аустенитных сталей при термомеханической обработке / В.Р. Бараз, А.Н. Богомолов, А.Н. Маханьков [и др.] // В кн.: Термическая обработка и физика металлов. Свердловск: УПИ, 1984, вып. 9.-С. 46-51.

109. Бараз, В.Р. Влияние стабильности аустенита на упрочнение стареющих хромоникелевых сталей / В.Р.Бараз. // Konferencia XII celostatne dni tepelneho spracovania, Bratislava: 1988, - S.43-44.

110. Рахштадт, А.Г. Пружинные стали и сплавы. 3-е изд., перераб. и дополн. / А.Г. Рахштадт. - М. : Металлургия, 1982. - 400 с.

111. Грачев, С. В. Теполостойкие и коррозионностойкие пружинные стали / С. В. Грачев, В. Р. Бараз. -М.: Металлургия, 1989. - 144 с.

112. Зубов, В.Я. Структура и свойства стальной пружинной ленты / В.Я. Зубов,

C.B. Грачев. - М.: Металлургия, 1964 г. - 248 с.

113. Андреева, JI.E. Упругие элементы приборов / JI.E. Андреева. 2-е изд., перераб. и доп. -М.: Машиностроение, 1981. - 392 с.

114. Гуляев, А.П. Металловедение / А.П. Гуляев. - М: Металлургия, 1986. - 544 с.

115. Лахтин, Ю.М. Материаловедение: Учебник для высших технических учебных заведений. 5-е изд., стереотипное / Ю.М. Лахтин, В.П. Леонтьева. — М.: ООО "Издательский дом Альянс", 2009. - 528 с.

116. ГОСТ 9450-76 Измерение микротвердости вдавливанием алмазных наконечников. -М. : Издательство стандартов, 1976. - 35 с.

117. Dautzenberg, J.H. Quantitative determination of deformation by sliding wear / J.H. Dautzenberg, J.H. Zaat // Wear. - 1973. - V. 23. - № 1. - P. 9-19.

118. Кузнецов, В.П. Финишная обработка термоупрочненной высокохромистой стали однопроходным алмазным выглаживанием на токарно-фрезерном центре инструментом с узлом динамической стабилизации / В.П.Кузнецов, А.В.Макаров , Р.А.Саврай, Н.А.Поздеева, И.Ю.Малыгина, А.Е.Киряков // Вестник научно-технического развития. - 2011. - № 5 (45). - С. 20-36.

119. Зубов, В. Я. Определение условного предела упругости пружинной ленты при чистом изгибе / В. Я. Зубов // Завод лаборатория. - 1949. - № 12. - С. 14861487 с.

120. ГОСТ 13813-68 Металлы. Метод испытания на перегиб листов и лент толщиной менее 4 мм. - М.: Издательство стандартов, 1968. - 6 с.

121. Грачев, C.B. Термическая обработка и сопротивление сплавов повторному нагружению / C.B. Грачев. - М.: Металлургия, 1976. - 152 с.

122. Грачев, С. В. Определение условного предела упругости пружинной ленты методом чистого изгиба: Методические указания к лабораторной работе по спецкурсу "Материалы для приборостроения" / С. В. Грачев, Л. А Мальцева. Екатеринбург: Изд-во УГТУ, 1997. - 8 с.

123. Горелик, С.С. Рентгенографический и электроннооптический анализ. Приложения / С.С. Горелик, Л.Н. Расторгуев, Ю.А. Скаков. - М: Металлургия, 1970.- 107 с.

124. Русаков, А. А. Рентгенография металлов / А. А. Русаков. - М.: Атомиздат, 1977.-480 с.

125. Чумакова , JI. Д. Определение структуры металлов методом поликристаллов: Методические указания по выполнению практических и лабораторных занятий по дисциплине "Рентгенография" и "Методы структурного анализа материалов" и выполнению КНИРС / Л. Д. Чумакова, А. А. Архангельская. - Екатеринбург: УГТУ, 1996.-20 с.

126. Уманский, М.М. Сборник задач по рентгеноструктурному анализу / М.М. Уманский, З.К. Золина. - М.: Изд. МГУ, 1975. - 232 с.

127. Горелик, С. С. Рентгенографический и электронно-оптический анализ. Пособие для вузов. 4-е изд. доп. и перераб. / С. С. Горелик, Ю. А. Скаков, Л. Н. Расторгуев. Учеб - М.: МИССИС, 2002. - 360 с.

128. Бараз, В.Р. Влияние деформации трением на структуру и свойства пружинной стали мартенситного класса / В.Р. Бараз, О.Н. Федоренко, М.С. Хадыев, С.М. Задворкин // МиТОМ. - 2014. - № 4. - С. 40-43.

129. Hirth, I.P. The application of dislocation concepts in friction and wear / I.P. Hirth, D.A. Rigney // Dislocations in Solids. Edited by F.R.N. Nabarro. - 1983. - V.6. -Chapter 25.-P.3-54.

130. Бараз, В.Р. Структурные особенности мартенситной стали, подвергнутой фрикционному деформированию / В.Р. Бараз, О.Н. Федоренко, В.О. Караусова // Сборник материалов II Международной интерактивной научно-практической конференции "Инновации в материаловедении и металлургии", Екатеринбург: УрФУ им. Первого Президента России Б.Н. Ельцина, 2012. - С. 89-91.

131. Бараз, В.Р. Влияние фрикционной обработки на структуру и свойства мартенситной стали пружинного класса / В.Р. Бараз, О.Н. Федоренко // Сборник трудов XII Международной научно-технической Уральской школы-семинара молодых ученых-металловедов, Екатеринбург, 14-18 ноября, 2011. Екатеринбург: УрФУ, 2011. -С. 331-333.

132. Бараз, В.Р. Фрикционное деформирование пружинной стали мартенситного класса: особенности структуры и свойства / В.Р. Бараз, О.Н. Федоренко //

Сборник научных трудов VI Международной научно-практической конференции "Научно-технический прогресс в металлургии", Алматы: КГИУ, 2011. - С. 49-53.

133. Бернштейн, М.Л. Механические свойства металлов / М.Л. Бернштейн, В.А. Займовский. - М.: Металлургия, 1979. - 496 с.

134. Бараз, В.Р. Поверхностная фрикционная обработка: особенности формирования структуры и изменения свойств / В.Р. Бараз, О.Н. Минеева // Научные труды XVIII Международной конференции молодых ученых по приоритетным направлениям развития науки и техники. В 2-х ч. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2010. 4.2. - С. 155-160.

135. Бараз, В.Р. Особенности фрикционного упрочнения аустенитной стали с нестабильной у-фазой / В.Р. Бараз, Б.Р. Картак, О.Н. Минеева // МиТОМ. - 2010. -№ 10. —С. 20-22.

136. Бараз, В.Р. Влияние деформации трением на структуру и свойства метастабильной аустенитной хромоникелевой стали / В.Р. Бараз, О.Н. Федоренко // Деформация и разрушение материалов. - 2011. - №12. - С. 15-18.

137. Бараз, В.Р. Поверхностная фрикционная обработка пружинной стали аустенитного класса: особенности структуры и свойств / В.Р. Бараз, Б.Р. Картак, О.Н. Минеева // Научные труды VI международной научной конференции "Прочность и разрушение материалов и конструкций", Оренбург, 20-22 октября, 2010. Оренбург: ГОУ ВПО Оренбургский Государственный Университет, 2010. -С. 294-299.

138. Бараз, В.Р. Строение и физические свойства кристаллов: учебное пособие / В.Р .Бараз, В.П. Левченко, А.А. Повзнер. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2009. -164 с.

139. Хоникомб Р. Пластическа деформация металлов / Р. Хоникомб. - М.: Мир, 1972.-406 с.

140. Минеева, О.Н. Особенности формирования нанокристаллических структур и свойства упругих элементов в условиях интенсивного фрикционного воздействия

/ О.Н. Минеева, В.Р. Бараз // Вестник Тамбовского университета. — 2010. - Т.15. -Вып.З. — С. 975-977.

141. Бараз В.Р. Структурные и функциональные особенности метастабильной аустенитной стали, подвергнутой фрикционному упрочнению / В.Р. Бараз, О.Н. Федоренко, H.A. Ахматханов // Сборник трудов XI Международной научно-технической Уральской школы-семинара молодых ученых-металловедов, Екатеринбург, 8-11 ноября, 2010. Екатеринбург: УрФУ, 2010. -С. 137-139.

142. Бараз, В.Р. Влияние фрикционного деформирования на наноструктурное состояние и свойства метастабильной аустенитной стали / В.Р. Бараз, О.Н. Федоренко // Сборник статей "Создание и перспективы использования нанокристаллических материалов и нанотехнологий в технике", Екатеринбург: ИФМ УрО РАН, 2011. - С. 34-41.

143. Baraz, V. R. Effect of Friction Deformation on the Structure and Properties of a Metastable Austenitic Chromium-Nickel Steel / V. R. Baraz, O. N. Fedorenko // Russian Metallurgy (Metally). - 2012. - № 10. - P. 901-904.

144. Горелик, C.C. Рекристаллизация металлов и сплавов / С.С. Горелик. - М.: Металлургия, 1978. - 568 с.

145. Бараз, В.Р. Влияние поверхностной фрикционной обработки на сопротивление аустенитных сталей повторному нагружению / В.Р. Бараз, О.Н. Минеева, P.P. Гимранов // Сборник научных трудов "Физические свойства металлов и сплавов", Екатеринбург: УрФУ, 2010. - С. 322-327.

146. Бараз, В.Р. Влияние фрикционного деформирования на формирование нанокристаллических структур и свойств упругих элементов из аустенитной стали / В.Р. Бараз, Б.Р. Картак, О.Н. Федоренко // Сборник материалов V Международной школы "Физическое материаловедение", VI Всероссийской молодежной научной конференции "Микромеханизмы пластичности, разрушения и сопутствующих явлений", Тольятти, 26 сентября - 1 октября, 2011. Тольятти: ТГУ, 2011.-С. 163-164.

147. Бараз, В.Р. Релаксационная стойкость и сопротивление усталостному разрушению пружинной аустенитной стали / В.Р. Бараз, В.В. Покачалов, C.B. Грачев // Известия вузов. Черная металлургия. - 1983. — № 6. - С. 87-89.

148. Баррет, Ч.С. Структура металлов, ч. II / Ч.С. Баррет, Т.Б. Массальский - М.: Металлургия, 1984. - 344 с.

149. Лихачев, В.А. Введение в теорию дисклинаций / В.А. Лихачев, Р.Ю. Хайров. -Л.: Ленинградский Университет, 1975. - 183 с.

150. Бабич, В.К. Деформационное старение стали / В.К. Бабич, Ю.П. Гуль. - М.: Металлургия, 1972. - 320 с.

151. Бараз, В.Р. Оптимизация режимов фрикционного упрочнения аустенитной стали методом планирования эксперимента / В.Р. Бараз, Б.Р. Картак, О.Н. Федоренко // Сборник материалов I Международной интерактивной научно-практической конференции "Инновации в материаловедении и металлургии". В 2-х ч. Екатеринбург: УрФУ им. Первого Президента России Б.Н. Ельцина, 2012. Ч. 1.- С. 206-209.

152. Перлин, И.Л. Теория волочения / И.Л. Перлин, М.З. Ерманок. - М.: Металлургия. 1971. - 448 с.

153. Картак, Б.Р. Определение оптимального режима деформационного упрочнения металлической ленты в условиях трения скольжения / Б.Р. Картак, В.Р. Бараз, О.Н. Федоренко // Деформация и разрушение материалов. - 2014. -№1. - С.32-36.

154. Бараз, В.Р. Определение вида деформации и сил трения при фрикционом упрочнении ленты / В.Р. Бараз, Б.Р. Картак, О.Н. Федоренко // Сборник материалов I Международной интерактивной научно-практической конференции "Инновации в материаловедении и металлургии". В 2-х ч. Екатеринбург: УрФУ им. Первого Президента России Б.Н. Ельцина. 2012. - С. 332-335.

155. Адлер, Ю.П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий / Ю.П. Адлер, Е.В. Маркова, Ю.В. Грановский. - М.: Наука, 1976. - 280 с.

156. Бараз, В.Р. Использование метода планирования эксперимента для выбора оптимального режима поверхностной фрикционной обработки / В.Р. Бараз, Б.Р. Картак, О.Н. Федоренко // Сборник материалов XXI Уральской школы металловедов-термистов "Актуальные проблемы физического металловедения сталей и сплавов", Магнитогорск, 6 -10 февраля 2012 г. Магнитогорск: МГТУ им. Г.И.Носова, 2012. - С. 206-207.

157. Бараз В.Р. Применение программы Excel для статистических расчетов в материаловедении: Учебное пособие/ В.Р. Бараз. - Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2003. - 46 с.

158. Картак, Б.Р. Влияние условий фрикционного деформирования на упрочнение аустенитной стали / Б.Р. Картак, В.Р. Бараз, И.А. Самойлов, О.Н. Федоренко // Сборник материалов II Международной интерактивной научно-практической конференции "Инновации в материаловедении и металлургии", Екатеринбург: УрФУ им. Первого Президента России Б.Н. Ельцина, 2012. - С. 92-94.