FORECASTING AND ASSESSMENT OF TRIBOTECHNICAL EFFICIENCY OF THE NITRATION CASE OF MACHINE PARTS

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Following the laws of tribology and tribotechnics, also the results of experimental studies of reality of structure and properties change in the zone of contact tribodeformation of structural steels and alloys of different structural classes subjected to nitriding, an approach to forecasting and comprehensive assessment of the tribotechnical efficiency of nitriding of structural materials and products made of them has been developed. Analysis of the patterns of changes in the structure of the diffusion zone of nitriding steels: abnormal, martensitic and austenic, and relative wear resistance tests, taking into account their composition and technological parameters of the treatment process, showed that maximum wear resistance was provided by a nitration coating containing hardening dispersed particles of incoherent nitrides, ensuring a lower liability to brittle behavior of the nitration case due to low level of matrix level microdeformation. At the same time, preliminary types of treatment (thermal treating and deformation processing) of nitriding steels contribute to structural and phase state of the surface layer, which has added tribological performance. For nitrided ferroalloys with different matrix lattices, the most significant characteristics of the structural state and properties of the surface layers affecting the level of surface fracture under friction have been found empirically: the particle size of nitrides of alloying elements, the distance between them, the density of their distribution, the matrix lattice microdeformation, the values of X-ray lines intrinsic broadening for structural components of the material in the friction deformation zone, the hardness of the nitration case and its changes under friction. These experimental results are taken as a principle of the proposed method for forecasting and assessment of metal tribotechnical efficiency. This principle of method is based on a tribological criterion containing micro- and macroscopic characteristics of the material in the zone of contact deformation under friction, the choice of fabricating methods for the product takes place to ensure an acceptable level of wear intensity. Then, by measurement, using surface large deformation method, the ability of the nitration case formed as a result of treatment according to the selected treatment schedule to perceive surface nondestructive plastic deformation is evaluated. It affords a basis for the selected nitriding treatment schedule. The completion of the assessment is the determination of the values of the maximum operability of the nitriding material under conditions of friction and wear (alarm pressure when a tribocouple operates steadily; critical pressure when it is inoperable, but its operation is possible with short-term overloads; the average total wear intensity of the couple combined). The totality of the identified parameters allows recommending the material, its working and predicting operating modes and durability of tribounit.

About the authors

Lidiya Ivnovna Kuksenova

Mechanical Engineering Research Institute of the Russian Academy of Sciences

Email: lkukc@mail.ru
ORCID iD: 0009-0000-9207-6587
Scopus Author ID: 7004000239
professor, doctor of technical sciences

Maria Sergeevna Alekseeva

Institute of Machines Science named after A.A.Blagonravov of the Russian Academy of Sciences

References

  1. Проников А.С. Параметрическая надежность машин. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2002. 559 с.
  2. Сорокин Г.М., Малышев В.Н., Куракин И.Б. Трибология сталей и сплавов. М.: ИЦ РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2013. 383 с.
  3. Суслов А.Г. Качество поверхностного слоя деталей машин. М.: Машиностроение, 2000. 320 с.
  4. Куксенова Л.И., Симонов В.Н., Алексеева М.С., Пахомова С.А., Козлов Д.А. Исследование трения, износа и противозадирной стойкости тяжелонагруженных азотированных сопряжений // Трение и износ. 2021. № 3. С. 319-328.
  5. Петрова Л.Г., Белашова И.С., Бибиков П.С. Совершенствование технологий химико-термической обработки для поверхностного упрочнения высоколегированных сталей авиационного назначения // Наукоемкие технологии в машиностроении. 2022. № 8.С. 3-11.
  6. Прокофьев М.В., Петрова Л.Г., Белашова И.С., Бибиков П.С. Влияние стадийного азотирования на строение и свойства мартенситной стали 13Х11Н2В2МФ // Наукоемкие технологии в машиностроении. 2021. № 12. С. 12-19.
  7. Петрова Л.Г., Александров В.А., Вдовин В.М., Демин П.Е. Повышение стойкости инструмента из быстрорежущей стали при азотировании с регулируемым азотным потенциалом // Наукоемкие технологии в машиностроении. 2022. № 1. С. 3-10.
  8. Лахтин Ю.М., Коган Я.Д., Шпис Г.И., Бемер З. Теория и технология азотирования. М.: Металлургия, 1991. 320 с.
  9. Герасимов С.А., Куксенова Л.И., Лаптева В.Г., Оспенникова О.Г., Алексеева М.С., Громов В.И. Инженерия поверхности и эксплуатационные свойства азотированных конструкционных сталей / Под общ. ред. Е.Н. Каблова. М.: ВИАМ, 2019. 600 с.
  10. Березина Е.В., Мичугина М.С., Лаптева В.Г., Куксенова Л.И. Влияние технологии азотирования на структуру и износостойкость стали // Деформация и разрушение. 2008. № 2. С. 44-50.
  11. Куксенова Л.И., Алексеева М.С., Козлов Д.А. Зависимость показателей эксплуатационных свойств азотированных сталей от структурного состояния поверхностного слоя // Наукоемкие технологии в машиностроении. 2023. № 3. С. 23-37.
  12. Куксенова Л.И., Герасимов С.А., Лаптева В.Г., Алексеева М.С. Физические основы критериальной оценки технологии азотирования деталей узлов трения // МиТОМ. 2012. № 12. С. 39-47.
  13. Дроздов Ю.Н., Рыбакова Л.М., Литвинов И.П., Павлик Б.Б., Сидоров С.А. Кинетика разрушения конструкционных сталей при трении // Трение и износ. 1989. № 5. С. 773-778.
  14. Рыбакова Л.М., Куксенова Л.И. Структура и износостойкость металла. М.: Машиностроение, 1982. 212 с.
  15. Куксенова Л.И., Герасимов С.А., Лаптева В.Г. Износостойкость конструкционных материалов. М.: МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2011. 237 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».