Набережночелнинский институт (филиал Казанского государсвенного университета), Набережные Челны, Россия:

В. Г. Шибаков, заведующий кафедрой машиностроения, докт. техн. наук, эл. почта: vladshib50@gmail.com
Д. Л. Панкратов, директор высшей инженерной школы, докт. техн. наук, эл. почта: pankratovdl@gmail.com
А. М. Валиев, доцент кафедры машиностроения, канд. техн. наук, эл. почта: cct-ineka@yandex.ru
Р. В. Шибаков, доцент кафедры машиностроения, канд. техн. наук

Применение микролегированных дисперсионно-твердеющих сталей позволяет не только экономить дорогостоящие легирующие элементы, но и энергоносители вследствие возможности использования контролируемого охлаждения стальных полуфабрикатов непосредственно после горячего формообразования. Целью работы является определение рациональных режимов контролируемого охлаждения поковок из дисперсионно-твердеющих сталей, обеспечивающих требуемые стандартом свойства и микроструктуру. Для этого проведено имитационное моделирование охлаждения поковок шатуна двигателя автомобиля КАМАЗ с температур конца штамповки в различных средах (сжатый воздух, водовоздушная смесь, вода, масло), что позволило определить соотношение воды и воздуха в водо-воздушной среде и режимы ее подачи, обеспечивающие охлаждение поковок со скоростями выше критической, т. е. без образования ферритной сетки по границам зерен при распаде аустенита. Впоследствии эти режимы были воспроизведены в лабораторных и опытно-промышленных условиях с определением механических свойств и микроструктуры стали поковок шатуна. Для стали 38MnVS6 установлено, что при использовании контролируемого охлаждения с температур конца штамповки не ниже 950 °C и скорости охлаждения не ниже 10 °C/с свойства и микроструктура поковок удовлетворяют требованиям стандарта на шатуны. Это позволяет отказаться от предусмотренной производственной технологией энергоемкой термообработки (термоулучшения) поковок.

1. Эфрон Л. И., Морозов Ю. Д. Исследование влияния режимов контролируемой прокатки на микроструктуру и свойства микролегированных сталей // Металлург. 2018. № 1. С. 69–74.
2. Губанов С. А, Чикишев Д. Н. Контролируемая прокатка и ускоренное контролируемое охлаждение на толстолистовом стане для производства трубных сталей // Моделирование и развитие процессов ОМД. 2014. № 20. С. 207–215.
3. Pater Z., Tomczak J., Bulzak T., Cyganek Z., Andrietti S. et al. An innovative method for producing balls from scrap rail heads // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2018. Vol. 97. No. 1–4. P. 893–901. DOI: 10.1007/s00170-018-2007-9.
4. Chen L., Bi K. Study on simulation experiment with universal pass rolling deformation for heavy rail // Advanced Materials Research. 2012.
Vol. 430–432. P. 525–529. DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMR.430-432.525.
5. Hohenwarter A., Pippan R. Fracture of ECAP-deformed iron and the role of extrinsic toughening mechanism // Acta Materialia. 2013. Vol. 61. No. 8. P. 2973–2983. DOI: 10.1016/j.actamat.2013.01.057.
6. Горелик С. С., Добаткин С. В., Капуткина Л. М. Рекристаллизация металлов и сплавов. — М. : МИСиС, 2005. — 432 с.
7. Алексеева Е. Л., Ермаков Б. С., Полихандаров Е. Л. Влияние термической обработки на прочностные свойства дисперсионно-твердеющего сплава ЭП 718 // Известия вузов. Цветная металлургия. 2021. Т. 27. № 6. С. 31–39.
8. Астащенко В. И., Шибаков В. Г. Технологические методы управления структурообразованием стали при производстве деталей машин. — М. : Асаdemia, 2006. — 328 с.
9. Шибаков В. Г., Астащенко В. И., Соловейчик С. С. и др. Наследственность макро- и микростроения в стальных заготовках деталей машин. Международный научный сборник «Оборудование и технология термической обработки металлов и сплавов». — Харьков : ХФТИ, 2007. С. 117–122.
10. Хайстеркамп Ф., Хулка К., Матросов Ю. И., Морозов Ю. Д., Эфрон Л. И. и др. Ниобийсодержащие низколегированные стали. — М. : Интермет инжиниринг, 1999. — 94 с.
11. Zhang Q., Zhang B., Li R., Ma L. Advances in theory and technology for microscopic surface quality control of steel strip // Journal of Mechanical Engineering. 2016. Vol. 52, Iss. 10. P. 32–45.
12. Witold W. Aussteniete transformation kinetics of ferrous alloys. — Grunwich : Climax Molibdenium Company, 2015. — 84 p.
13. Уманский А. А., Дорофеев В. В., Думова Л. В. Разработка теоретических основ энергоэффективного производства железнодорожных рельсов с повышенными эксплуатационными свойствами // Известия вузов. Черная металлургия. 2020. Т. 63. № 5. С. 318–326.
14. Уманский А. А., Головатенко А. В., Темлянцев М. В., Дорофеев В. В. Экспериментальные исследования пластичности и сопротивления деформации хромистых рельсовых сталей // Черные металлы. 2019. № 6. С. 24–28.
15. Шибаков В. Г., Панкратов Д. Л., Шибаков Р. В., Низамов. Р. С. Особенности формирования служебных свойств зубчатых передач, получаемых прецизионной штамповкой // Черные металлы. 2020. № 7. С. 40–45.
16. ГОСТ Р 53813–2010. Двигатели автомобильные. Шатуны. Технические требования и методы испытаний. — Введ. 15.09.2010. — М. : Издательство стандартов, 2010.
17. DIN EN 10267–1998. Стали ферритно-перлитные дисперсионно-твердеющие от температуры нагрева под горячую отработку. — Введ. 01.02.1998. — М. : Издательство стандартов, 1998.
18. ГОСТ 18895–97. Сталь. Метод фотоэлектрического спектрального анализа. — Введ. 01.01.1998. — М. : Издательство стандартов, 1997.
19. ТУ 2149-097-10968286–99. Солевая смесь для термообработки БМФ. Технические условия. — Введ. 30.12.1999. — М. : Издательство стандартов, 1999.
20. ГОСТ 9012–59. Металлы. Метод измерения твердости по Бринеллю. — Введ. 01.01.1960. — М. : Издательство стандартов, 2007.
21. ГОСТ 1497–84. Металлы. Методы испытаний на растяжение. — Введ. 01.01.1986. — М. : Издательство стандартов, 1984.
22. ГОСТ 9454–78. Металлы. Метод испытания на ударный изгиб при пониженных, комнатной и повышенных температурах. — Введ. 01.01.1979. — М. : Издательство стандартов, 1978.