Современные проблемы машиностроения

Подождите немного. Документ загружается.

V Международная научно-техническая конференция

«Современные проблемы машиностроения»

______________________________________________________________

281

МЕДОДЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ ДЕТАЛЕЙ

УПРОЧНЕННЫХ НИКЕЛЬ-ФОСФОРНЫМ ПОКРЫТЕМ

М.В. Песин, к.т.н., доцент

ЗАО «Торговый дом ПКНМ» (Пермская компания нефтяного машиностроения)

614070, Пермь, ул.Техническая, 5, тел.(912) 4855505

E-mail: M.Pesin@mail.ru

В.Ф. Макаров, д.т.н., профессор

Пермский государственный технический университет

614990, Пермь, Комсомольский проспект, 29, тел.(342) 2198470

E-mail: tms@pstu.ac.ru

Приведено исследование возможности применения никель-фосфорных покрытий для

деталей машин. Показаны основные эксплуатационные свойства никелевых покрытий.

Развитие различных областей техники ведет к повышению требований никель-

фосфорным покрытием к деталям машин, и, в частности, создаются пок рытия, отвечающие

определенным характеристикам, таким как прочность, микротвѐрдость, износостойкость

коррозионная стойкость и др. В н астоящее время широко применяется хромовое покрытие,

однако к ак показывают исследования, неполно представлены данные о никель-фосфорном

покрытии.

В данной статье на основе ранних научных исследований ученых сделан анализ ос-

новных эксплуатационных свойств никель-фосфорных покрытий, таких как микротвердость,

износостойкость, коррозионная стойкость, внутренние напряжения и микроструктура, а так-

же роль термообработки и анодная защита стали по электрохимическому механизму,

В начале рассмотрим микротвердость никель-фосфорного покрытия. С целью пов ы-

шения твердости и износостойкости стальные образцы с никель-фосфорным покрытием под-

вергаются отжи гу при температуре 400˚С в течени е часа. Установлено, что термообработан-

ные покрытия увеличивают микротвердость по сравнению с никель-фосфорным (Ni-P) по-

крытием эти данные отмечены в таблице 1.

Таблица 1

Микротвѐрдость покрытий

Покрытие

Микротвѐрдость, Н/мм

Без термообработки

С термообработкой

Ст.3 (без покрытия)

1. Ni-P

2. Ni-Zn-P (Zn=3%)

3. Ni-Zn-P (Zn=4%)

4. Ni-Mo-P (Mo=2,5%)

5. Ni-Mo-P (Mo=11,5%)

6. Ni-Mn-P (Mn=0,02%)

7. Ni-W-P (W=0,1%)

2990

5380

7640

6140

8930

7140

6880

14690

–

10860

10970

10440

12310

11390

13910

17580

Микротвердость никель-фосфорного покрытия с введением вольфрама (Ni–W–P) в 2,7

раза выше, чем у никель-фосфорного, а после термообработки превышает его в 3,3 раза.

Далее рассмотрим износостойкость. Для определения износостойкости покрытия вос-

пользуемся относительной коррозионной стойкостью, путем измерения поляризационного

сопротивления импедансным методом в нейтральном электролите 0,1н Na

и показателя-

ми коррозии ускоренным методом в 10% NaCl в течение 20 суток (таблица 2).

Из таблицы 2 видно, что включение легирующих металлов в никель-фосфорное по-

крытие приводит к увеличению коррозионной стойкости изделия, так при включении в по-

V Международная научно-техническая конференция

«Современные проблемы машиностроения»

______________________________________________________________

282

крытие Zn и последующей термообработкой происходит повышение глубинного показателя

коррозии (К

) в 1,6 раза, и при включении W – 4,12 в раза, а при наличии Mn – 8,4 в раза. На

коррозионную стойкость образцов с покрытием, включение легирующих металлов играет

более значительную роль, чем увеличение содержания фосфора в покрытии .

Таблица 2

Показатели коррозии

Покрытие

Импедансный метод

Ускоренный метод

А/см

·10

-4

мо

г/м

мм/год

А/м

·10

-3

мо

г/м

ч·10

-3

мм/год·10

-3

Ст.3 (без покрытия)

1. Ni-P (без термообработк и)

2. Ni-P (с ТО)

3. Ni-Zn-P (Zn=3%) (с ТО)

4. Ni-Zn-P (Zn=4%) (с ТО)

5. Ni-Mo-P (Mo=2,5%) (с ТО)

6. Ni-Mo-P(Mo=11,5%) (с ТО)

7. Ni-Mn-P(Mn=0,02%) (с ТО)

8. Ni-W-P (W=0,1%) (с ТО)

5,47

2,88

1,96

1,95

1,23

0,89

1,13

0,66

5,69

3,00

2,04

2,03

1,28

0, 94

1,18

0,68

6,50

3,40

2,40

2,30

1,46

1,07

1,34

0,78

23,70

7,39

7,28

6,44

4,49

6,29

0,89

1,79

24,70

7,77

7,59

6,71

4,68

6,55

0,93

1,87

28,20

8,78

8,65

7,65

5,34

7,47

1,06

1,05

2,13

Например, в сплаве Ni–Zn–P содержание фосфора равно 3,4 % масс., а в сплаве

Ni–Mo–P 0,6 % масс., значения же глубинного пок азателя коррозии (К

) соответственно рав-

ны 5,34·10

-3

и 1,06·10

-3

мм/год.

Все покрыти я являются анодными по отношению к стальной подложке и защищают

сталь по электрохимическому механизму, о ч ем свидетельствую значения потенциалов по-

крытий в растворе NaCl (таблица 3):

Таблица 3

Значения потенциалов покрытий

Покрытие

Ст.

Ni–P

Ni–Mn–P

Ni–W–P

Ni–Zn–P

Ni–Mo–P

Значение потенциала, В

-0,28

-0,47

-0,38

-0,31

-0,46

- 0,35

Кроме того, после термообработки на поверхности покрытия образуется п рочн ая

окисная пленка, которая дополн ительно защищает изделие от коррозии. При нарушении це-

лостности окисной пленки, полученные покрытия вновь будут защищать стальную основу по

электрохимическому механизму.

Методом наложения была проверена пористость покрыти я. Выяснено, что покрытия,

содержащие легирующие компоненты получаются с малым числом пор, а после термообра-

ботки поры практически отсутствую т.

На рисунке 1 представлены фотографии микроструктуры поверхности осажденных

сплавов. Из рис. 1 следует, что поверхность никель-фосфорного покрытия представляет со-

бой сглаженные крупные глобулы, перекрывающие друг друга. Включение цинка в покры-

тие практически не сказывается на размере зерен, но границы между ними становятся более

сглаженными. Включение Mn и W дают аналогичные результаты, что и цинк, но поверхность

глобул более шероховата и развита. Сплав Ni–Mo–P отличается от друг их покрытий. Размер

зерен значительно меньше, каждое зерно состоит из отдельных более мелких зерен. Такое

измельчение способствует сглаживанию поверхности (уменьшению микрошероховатости)

покрытия. В результате измельчения глобул покрытие получается более блестящее по срав-

нению с другими полученными сплавами.

Внутренние н апряжения в электролитических и химических осадках возникают в ре-

зультате структурных изменений в процессе образования осадка и зависят от природы осад-

ка, состава электролита и режима осаждения. Внутренние напряжения растяжения в покры-

тии практически не зависят от его толщины и составляют 80…90 МПа.

V Международная научно-техническая конференция

«Современные проблемы машиностроения»

______________________________________________________________

283

Рентгеноструктурный анализ покрытий проводили до и после термообработки. Никель-

фосфорные покрытия не являются однофазными, в них, наряду с фазой фосфида, содержится

твѐрдый раствор фосфора в никеле. Подобное строение осадка существенным образом опреде-

ляет все свойства покрытий, в частности их химические свойства. В сплавах Ni–P, Ni–W–P ле-

гирующие компоненты находятся в аморфном состоянии.

а) Ст.3 б) Ni–Mo–P

в) Ni–Mn–P г) Ni–Zn–P

д) Ni–W–P е) Ni–P

Рис. 1. Микроструктура поверхности покрытия (увеличение в 2200 раз):

а) Ст.3, б) Ni–Mo–P, в) Ni–Mn–P, г) Ni–Zn–P, д) Ni–W–P, е) Ni–P

Увеличение прочность сцепления покрытия с основой, исчезновение слоистости, вы-

равнивание С

по толщине осадка - все это благодаря отжигу (400 °С, 1 час), который пер е-

водит систему в термодинамически устойчивое состояние, а именно: фазу никеля и фазы

фосфидов никеля (при t > 350 °C преобладает Ni

P). Свежеосажденные покрытия с содержа-

нием Р около 6 мас.% представляют пересыщенный твердый раствор замещения Р в α-Ni.

Покрытие характеризуется неравномерностью распределения компонентов п о т олщине осада

(уменьшение С

по мере удаления от основы).

Термообработка также существенно влияет на износостойкость никель-фосфорного

покрытия, что является результатом образования новой структуры (сочетание 2-х фаз – отно-

сительно мягкого никеля и твердого фосфида никеля) и снижения внутренних напряжений

вследствие удаления водорода из покрытия.

Отмечена корреляция между микротвердостью и скоростью износа сплава (рис. 2). По-

крытие получено из 0,3 М ацетатно-хлоридного электролита при рН

4,5; температуре 50

С в

двухимпульсном (кривые 1 и 1´) и стационарном (кривые 2 и 2´) режимах. Контртело – закален-

ная сталь (Ст.45)

V Международная научно-техническая конференция

«Современные проблемы машиностроения»

______________________________________________________________

284

Рис. 2. Зависимость скорости износа никель-фосфорного покрытия от величины нагрузки:

кривые 1 и 2 - до термообработки; кривые 1´и 2´ - после термообработки;

кривая 3 - хромовое покрытие.

Скорость износа никель-фосфорного при нагрузке 50 МПа до и после отжига сущест-

венно меньше у покрытия, п олученного в имп ульсном режиме, чем у покрытия – в стацио-

нарном режиме

Износ термообработанного никель-фосфорного покрытия (2-х импульсный электро-

лиз) сопоставим с износом хромового покрытия при малых нагрузках (50 МПа) и меньше

при нагрузках 100…200 МПа (рис. 2, кривые 1` и 3).

Полученные данные успешно при меняет ЗАО «Пермская компания нефтяного маши-

ностроения» («ПКНМ») в тех нологическом процессе изготовления нефтепромыслового обо-

рудования.

Литература

1. Грилихес С.Я. Э лектролитические и химические покрытия / С.Я. Грилихес,

К.И. Тихонов. – Л.:Химия, 1990. – 288 с.

2. Дегтярев А.И. Трение и изно с де талей машин : учебное пособие / И. А. Дегтярев,

А. М. Ханов ; Пермский государственн ый технический университет. – Пермь : Из д-во ПГТУ,

2003 . – 121 с.

3. Замалетдинов И.И. Питтинговая коррозия порошковой никелевой стали в хлорид-

ных растворах / И. И. Замалетдинов, С. А. Оглезнева, О. А. Кагарманова // Коррозия: мате-

риалы, защита. – 2008 . – № 1 . – С. 13-19.

4. Замалетдинов И.И. Повышение коррозионной стойкости инструменталь ных мате-

риалов защитными покрытиями на основе Ni-Al-N / И. И. Замалетдинов [и др.] // Коррозия:

материалы, защита. – 2009. – № 2. – С. 26-30.

5. Мухина А.Е. Химическое осаждение никеля с цинком, вольфрамом, молибденом и

марганцем. Автореферат диссертации на соискание учѐной степени кандидата технических

наук. «Ивановский государственный химико-технологический университет». - Иваново. 2008

6. Трение, износ и смазка (трибология и триботехника) / А. В. Чичинадзе [и др.]; Под

ред. А.В. Чичинадзе. – М.: Машиностроение, 2003. – 575 с.

7. Трени е и смазка в машинах и механизмах: ежемесячный научно-технический и

производственный журнал / Ассоциация инженеров-трибологов России. – М.: Машино-

строение, 2007 – . 2008, № 1 (2008).

8. Цупак Т.Е., Крыщенко К.И. Перспективы применения в приборостроении никеле-

вых покрытий, полученных из электролита на основе ацетата ник еля// Научн.-практ.конф.

«Гальванические и специальные покрытия в электронике ». – Тез.докл. М.: Изд.центр Р ХТУ,

2006. – С. 65-67.

9. ГОСТ 9.306-85. Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия метал-

лические и неметаллические неорганические. Обозначения.

P, МПа

2’

1’

мкм/мин

V Международная научно-техническая конференция

«Современные проблемы машиностроения»

______________________________________________________________

285

10. ГОСТ 9.308-85 Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия метал-

лические и неметаллические неорганические. Методы ускоренных коррозионных испытаний.

11. ГОСТ 9.908-85. Единая система защиты от коррозии и старения. Металлы и спла-

вы. Методы определения показателей коррозии и коррозионной стойкости.

12. ГОСТ 9.912-89. Единая система защиты от коррозии и старения. Стали и сплавы

коррозионностойкие. Методы ускоренных испытаний на стойкость к питтинговой коррозии.

13. API Spec 11AX:2001 Specification for subsurface sucker rod pumps and fittings. - 11th

edition.

14. NACE. National Association of Corrosion Engineers MR0176-2000. Metallic Materials

for Sucker-Rod Pumps for Corrosive Oilfield Environments.

АНАЛИЗ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ДОЛОТНЫХ СТАЛЕЙ 14ХН3МА И 15Н3МА

А.А Пивкина, Е.О. Логинова, Т.М Пугачѐва, к.т.н., доц.

Самарский Государственный Технический университет,

443100, г. Самара, ул. Молодогвардейская,244,

тел.(846)-242-28-89

E-mail:nuynuytka@mail.ru

На отечественных долотных заводах при входном контроле мех анических свойств

проката долотных сталей, из которых изготавливают лапы и шарошки, заложена двойная за-

калка. На зарубежных заводах используют ложную цементацию , по режимам близким к ре-

альным условиям. Соответственно, целью данной работы является анализ механических

свойств долотных сталей 14ХН3МА и 15Н3МА различных производителей п осле указанных

схем термообработки.

Ложная цементация в соответствии с американскими техническими условиями вклю-

чала: нагрев при 955

±10

ºС в течение 4 ч с последующим медленным охлаждением до ком-

натной температуры; аустенизацию при 830

±10

ºС в течение 2 ч с охлаждением в перемеши-

ваемом масле (32-60 ºС); отпуск при 190

±10

ºС в течение 4 ч. Двойная закалка в соответствии

с ТУ 3-102-80 для стали 14ХН3МА состояла из закалки от 890

±10

ºС с охлаждением в масле и

2-ой закалки от 810

±10

ºС с охлаждением в масле. Для стали 15Н3МА 1-я закалка – от 890

±10

ºС с

охлаждением в масле; 2-я закалка от 830

±10

ºС с охлаждением в масло. Окончательный отпуск

для обеих сталей проводили с нагревом до 185

±15

ºС выдержкой 1,5 ч с последующим охлаж-

дением на воздухе.

Механиче ские свойства оп ределяли п ри испытаниях на растя жение и ударный изгиб

при комнатной температуре. Испытание на растя жение производили на разрывн ой машине

Р 100 по ГОСТ 1497-84 на круглых образцах пятикратной длины диаметром 10 мм. Испыта-

ние на ударный изгиб для определения ударной вязкости КСU производили на маятниковом

копре «Satec» по ГОСТ 9454-78.

Предельные значения содержания компонентов марочного состава приведены в таб-

лицах 1 и 2.

Таблица 1

Массовая доля элементов, % по ТУ 3-102-80

Марка

стали

Углерод

Кремний

Марганец

Хром

Никель

Молиб-

ден

Сера

Фосфор

Медь

не более

14ХН3МА

0,12-0,16

0,20-0,35

0,40-0,70

1,05-1,35

3,00-3,50

0,10-0,15

0,015

0,020

0,30

15Н3МА

0,11-0,15

0,15-0,30

0,30-0,65

≤ 0,30

3,20-3,80

0,20-0,30

0,015

0,020

0,30

Примечание: Допускается наличие вольфрама до 0,20%, титана до 0,03% и ванадия до 0,05%

V Международная научно-техническая конференция

«Современные проблемы машиностроения»

______________________________________________________________

286

Таблица 2

Массовая доля элементов, % по ТУ 14-550-51-2004

Марка

стали

Углерод

Кремний

Марганец

Хром

Никель

Молиб-

ден

Сера

Фосфор

Медь

не более

14ХН3МА-

0,11-

0,15

0,20-0,35

0,60-0,80

1,35-

1,55

3,10-

3,40

0,10-0,15

0,015

0,25

15Н3МА-В

0,13-

0,17

0,20-0,30

0,40-0,60

Н.б.

0,20

3,35-

3,55

0,20-0,30

0,015

0,020

0,25

Для анализа стабильности свойств от плавки к плавке были проанализированы раз-

мах, дисперсии и вариации значений механических свойств. Было из учено 95 плавок произ-

водства «Электросталь», «Ижсталь», ВМЗ «КО», «ОЭМК».

Для 14ХН3МА усредненные механические свойства приведены в таблице 3.

Таблица 3

Механические свойства стали 14ХН3МА разных поставщиков

Число плавок,

поставщик

Характеристика выборки

Механические свойства

кгс/мм

δ,

ψ,

KCU,

кгс·м/см

15,

«Ижсталь»

Среднее

116,4

126,5

13,7

60,8

16,5

Стандарт.отклонение

12,1

11,3

2,2

2,9

Мода

123

133

13,5

15,6

Медиана

120

130

13,5

16,3

15,

«Электросталь»

Среднее

120,6

128,9

12,8

58,4

12,5

Стандарт. отклонение

4,4

2,7

0,9

2,3

1,7

Мода

116

129

11,9

Медиана

120,5

129

12,7

58,5

11,9

10,

«ОЭМК»

Среднее

116,6

127,6

13,2

56,5

14,9

Стандарт. отклонение

6,9

7,6

0,9

2,7

2,5

Мода

121

130

Медиана

117,5

129

15,9

10,

ВМЗ

«КО»

Среднее

117,8

128,5

58,1

13,9

Стандарт. отклонение

10,7

9,8

1,0

2,9

1,4

Мода

128

Медиана

121,5

128,5

57,5

13,6

Наибольшие предел прочности и текучести имеют плавки производства «Электро-

сталь», наименьшие – «Ижсталь»; относительное сужение имеют практически одинаковые зна-

чения у всех поставщиков; наибольшая величина ударной вязкости наблюдается у плавок «Иж-

стали», Максимальной стабильностью свойств от плавки к плавке для предела прочности, отно-

сительного удлинения, сужения обладает «Электросталь», для ударной вязкости – ВМЗ «КО».

Установлено, что механические свойства сталей всех заводов – изготовителей превышают ми-

нимально требуемые значения по техническим условиям на 20 - 50 %.

Аналогичное исследование для стали 15Н3МА (таблица 4) показало: самая высокая

величина прочности наблюдается у плавок производства «Ижсталь», самая низкая – у ВМЗ

«КО»; предел текучести у плавок производства «Ижсталь» также выше, чем у других произво-

дителей; относительное сужение, удлинение и ударная вязкость имеют практически одинако-

вые значения у всех поставщиков; максимальной стабильностью свойств от плавки к плавке

для предела прочности относительного сужения и удлинения обладает сталь производства

«Ижсталь», для предела текучести и ударной вязкости – ВМЗ «КО»

V Международная научно-техническая конференция

«Современные проблемы машиностроения»

______________________________________________________________

287

Таблица 4

Механические свойства стали 15Н3МА разных поставщиков

Число плавок, по-

ставщик

Характеристика вы-

борки

Механические свойства

кгс/мм

δ, %

ψ, %

KCU,

кгс·м/см

15,

«Ижсталь»

Среднее

76,5

87,8

17,87

61,73

22,4

Стандарт.отклонение

4,42

4,28

1,32

3,26

3,6

Мода

27,5

Медиана

23,3

15,

«Электросталь»

Среднее

87,1

93,8

16,3

62,3

19,6

Стандарт.отклонение

9,5

11,2

1,7

2,7

3,6

Мода

15,5

20,9

Медиана

Продолжение таблицы 4

15,

ВМЗ «КО»

Среднее

77,7

88,5

17,3

62,3

Стандарт.отклонение

7,6

6,6

2,1

2,8

Мода

21,9

Медиана

17,5

21,9

Установлено, что механические свойства сталей всех заводов – изготовителей превы-

шают минимально требуемые значения по техническим условиям на 10 - 50 %.

Для анализа стабильности свойств от плавки к плавке были проанализированы раз-

мах, дисперсии и вариации значений механических свойств (таблица 5).

Таблица 5

Сравнение стабильности значений механических свойств стали 14ХН3МА разных поставщи-

ков

Число плавок, поставщик

Характеристика выборки

Механические свойства

, кгс/мм

δ, %

ψ, %

KCU, кгс·м/см

15,

«Ижсталь»

Максимум

125

133

23,3

Минимум

16,5

Размах

10,8

Дисперсия

145,8

127,5

4,7

4,8

8,1

15,

«Электросталь»

Максимум

129

133

14,5

58,4

12,5

Минимум

115

123

11,5

Размах

6,5

Дисперсия

19,5

7,2

0,89

5,5

2,9

10,

«ОЭМК»

Максимум

125

139

17,5

Минимум

103

116

Размах

6,5

Дисперсия

0,8

7,2

6,5

10,

ВМЗ

«КО»

Максимум

129

144

16,6

Минимум

110

12,5

12,1

Размах

3,5

4,5

Дисперсия

115,2

95,6

8,3

1,9

Установлено: размах составляет в абсолютном выражении для прочностных характе-

ристик 22 -50 кгс/мм

, для относительного удлин ения – 3-9 %, для относительного сужения –

7-10 %, для ударной вязкости – 4,5-10,8 кгс∙м/см

. Таким образом, различия свойств разных

плавок достигают от 17,6-40% для прочностных свойств, до 27-46 % – для ударной вязкости.

V Международная научно-техническая конференция

«Современные проблемы машиностроения»

______________________________________________________________

288

Для стали 15Н3МА размах (таблица 6) прочностных характеристик составляет 13-41

кгс/мм

, для относительного удлинения –4,5-7,5 %, для относительного сужения – 8-11 %,

для ударной вязкости – 8,7-23,3 кгс м/см

. Максимальные значения прочности и пластично-

сти имеют стали производства «Электросталь», минимальное - ВМЗ «КО».

Таблица 6

Сравнение стабильности значений механических свойств стали 15Н3МА разных поставщиков

Число плавок,

поставщик

Характеристика

выборки

Механические свойства

кгс/мм

δ, %

ψ, %

KCU,

кгс·м/см

15,

«Ижсталь»

Максимум

20,5

27,4

Минимум

15,3

Дисперсия

19,5

18,3

1,7

10,6

13,5

Размах

4,5

15,

«Электросталь»

Максимум

111

120

27,5

Минимум

12,5

Дисперсия

125

2,9

Размах

7,5

16,5

15,

ВМЗ «КО»

Максимум

20,5

27,1

Минимум

18,4

Дисперсия

4,5

Размах

6,5

8,6

Сравнительный анализ двух режимов термообработки: ложной цементации и двойной

закалки по влиянию на наиболее структ урно-чувствительную характеристику - ударную вяз-

кость с продольным и поперечным волокном c U - и V – образным надрезом показал сле-

дующее.

Для стали 14ХН3МА: максимальные различия в значении ударной вязкости KCU мак-

симальные различия в значениях ударной вязкости с продольным волокном составило 2- 6

Дж/см

; с поперечным волокном – 1,5 -2 Дж/см

. При изменении направления волокна про-

дольного на поперечное происходит снижение ударной вязкости стали как после двойной

закалки, так и после ложной цементации. После двойной закалки и U-образном надрезе

ударная вязкость уменьшается от 23% до 48%; при V-образном надрезе – от 22 до 45%. По-

сле ложной цементации при U-образном надрезе от 11 до 44%, при V-образном надрезе о т

24 до 44%. При и зменении формы надреза с U- на V-образный происходит снижение удар-

ной вязкости, как при двойной закалке, так и при ложной цементации. Причем после двой-

ной закалки при продольном волокне, уменьшение составляет 32-58%, при поперечном – 13-

51%, а после ложной цементации при продольном 16-52% и поп еречном- 11-52%.

Для стали 15Н3МА: при изменении направления волокна продольного на поперечное

происходит снижение ударной вязкости стали как после двойной закалки, так и после лож-

ной цементации. После двойной закалки при U - образном надрезе смещение величины

ударной вязкости составляет 22 - 51% у разных заводов - поставщиков; при V - образном

надрезе 18-45%. После ложной ц ементации при U - образном надрезе смещение величины

18-57%, при V - образном надрезе 19-37%. При смене надреза U на V происходит снижение

ударной вязкости как при двойной закалке, так и при ложной ц ементации. После двойной

закалки при смене надреза при продольном волокне уменьшение составляет 36-46%, при по-

перечном – 33-38%, а после ложной цементации при продольном 32-54% и поперечном- 22-

36%. Большее различие при изменении надреза получилось после ложной цементации.

Из выше сказанного можно сделать вывод, что при проведении ложной цементации и

двойной закалки различия в относительных значениях ударной вязкости составляют 15 - 18

% при этом после ложной цементации значения несколько ниже.

V Международная научно-техническая конференция

«Современные проблемы машиностроения»

______________________________________________________________

289

Таким образом,

1. наиболее стабильные механические свойства для стали 14ХН3М А имеют плавки

производства "Электросталь", а для 15Н3МА – производства "Ижсталь".

2. значения ударной вяз кости после двойной закалки и ложной цементации отличают-

ся не существенно, что позволяет применять при входном контроле качества проката долот-

ных сталей двойную закалку вместо более дорогой и энергоемкой ложной цементации.

ВЛИЯНИЕ НАНОЧАСТИЦ НА ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

СМЕСЕЙ РЕАКТОПЛАСТОВ, ПРИМЕНЯМЫХ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ

СОВРЕМЕННЫХ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Л.Г. Полукеева

, аспирант, м.н.с.; А.В. Ишков

, к.х.н., д.т.н., проф.

ФГУП ФНПЦ «Алтай»,

659322, г. Бийск, ул. Социалистическая, 1, тел. 8-(3854)-30-58-88, 30-10-50

Е-mail: post@frpc.secna.ru

ФГОУ ВПО «Алтайский государственный аграрный университет»,

656049, г. Барнаул, пр-т Красноармейский, 98, тел. 8-(3852)-62-83-80

Е-mail: olg168@rambler.ru

Среди большого количества пластмасс и пластиков, применяемых в различных отрас-

лях промышленности, полимерные комп озиционные материалы (ПКМ) на основе эпоксид-

ных связую щих (ЭС) составляют наиболее обширную группу [1]. Из производимых в на-

стоящее время ЭС наибольшее применение в производстве наполненных ПКМ нашли эпок-

сидиановые смолы. На их основе в машиностроении получают перспективные конструкци-

онные материалы - однонаправленные ПКМ, которые способны проявлять высокие динам и-

ческие и статические усталостные свойств а и трещиностойкость, однако термомеханические

свойства ЭС все еще далеки от требуемых, для полн ой реализации потенциальных возмож-

ностей соответствующих композитов. Традиционн ые же подходы к оптимизации их химиче-

ской структ уры и свойств давно исчерпаны [2]. Преодоление указанных недостатков дости-

гается с помощью модификации связующего - введения в его состав вещества, химически

или физически реагирующего с компонентами полимерной матрицы композита [3].

Ранее нами исследовано вли яние наночастиц н а технологические характеристики и

ряд физико-механических характеристик ПКМ на основе смесей ЭС и таких полимеров как

полиаминоимидное связующее (ПАИС) и полиметилен-п-трифенилборат (ПМТФБ), широ-

ко применяемых в современном машиностроении для получения конструкционных материа-

лов [4, 5].

Целью же настоящ ей работы являлось исследование изменения основных термомеха-

нических характеристик смесей этих реактопластов при их модификации углеродными на-

ночастицами различной природы.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

В экспериментах использовались: эпоксидиановые смолы ЭД-20, ЭД-22, (ГОСТ

10587-84), производства ФКП «Завод имени Я.М. Свердлова» (г. Дзержинск); полиаминои-

мидное связующее ПАИС-104 (ТУ 6-05-231-192-79), п редставляющее собой порошковый

олигомер со средней молекулярной массой (3,5)×10

, содержание свободных аминогрупп н.б.

5%, температура каплепадения 103

С, время желатинизации 180 с, производства НПО «Кар-

болит» (г. Кемерово); полиметилен-п-трифениловый эфир борной кислоты, полученный

двухстадийным синтезом из борной кислоты, фенола и триоксиметилена по методике, опи-

санной в [6]. В качестве отвердителя эпоксидиановых смол был использован «Арамин», про-

изводства ОАО НПО «Стеклопластик» (п. Андреевка, Московская обл.). В качестве модифи-