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

В. И. Астащенко, профессор кафедры материалов, технологий и качества, докт. техн. наук
Г. Ф. Мухаметзянова, доцент кафедры материалов, технологий и качества, канд. техн. наук, эл. почта: gulnara-ineka@mail.ru
И. Р. Мухаметзянов, аспирант кафедры материалов, технологий и качества

ПАО «Камаз», Набережные Челны, Россия:
Т. В. Швеёва, ведущий инженер

Рассмотрено применение компьютерных технологий для определения устойчивости закаленных сталей против отпуска, по оценке усилия разрушения изделий с поверхностно упрочненным слоем и для сравнительной количественной оценки прокаливаемости среднеуглеродистых улучшаемых сталей. Исследована устойчивость закаленных сталей 45, 40Г2 и 40ХФА против отпуска при различных температурах. Установлены математические зависимости изменения твердости закаленных сталей после отпуска в интервале температур 300–680 °C. Предложен новый критерий для оценки устойчивости закаленных сталей против отпуска, в основе которого использована площадь под кривой изменения твердости от температуры отпуска. Показано, что сталь 40ХФА имеет в 1,36 раза, а сталь 40Г2 — в 1,22 раза большую устойчивость перед отпуском, чем сталь 45. Разработан способ для определения усилия, вызывающего разрушение стальных поверхностно упрочненных изделий. В этом способе учитывается суммарный вклад в прочностные свойства детали упрочненного слоя и металла основы изделия. По результатам металлографических исследований упрочненного слоя и математического анализа с использованием интегрального исчисления оценивается участие поверхностной упрочненной зоны в показателях прочности изделия. По изменению твердости по сечению упрочненного слоя устанавливается функциональная зависимость. В дальнейшем эта зависимость является интегрируемой, а в качестве интегрирующей величины выступает толщина упрочненного слоя деталей. Используя уравнение, определяют усилие, вызывающее разрушение поверхностно упрочненных деталей. Выполнены сравнительные исследования по прокаливаемости улучшаемых углеродистых и легированных сталей. Представлены сведения по вкладу хрома, никеля и ванадия в прокаливаемость стали. Отмечено, что заметное преимущество дает легирование стали никелем.

1. Дембовский В. В. Компьютерные технологии в металлургии и литейном производстве : учеб. пособие. Часть 1. — СПб. : СЗТУ, 2003. — 145 с.
2. Спирин Н. А., Лавров В. В. Информационные системы в металлургии. — Екатеринбург : Уральский государственный технический университет – УПИ, 2004. — 495 с.
3. Крупин Ю. А., Кудря А. В., Мельниченко А. С. Компьютерные технологии в металловедении // Металловедение и термическая обработка металлов. 1999. № 4. С. 35–39.
4. Дровяников В. И., Шляпугин А. Г., Хаймович И. Н. Информационные технологии в промышленном производстве : учебное пособие. — Самара : Издательство СГАУ, 2007. — 132 с.
5. Мутылина И. Н. Компьютерные технологии в материаловедении : Учебное пособие. — Владивосток : ДВГТУ, 2005. — 65 с.
6. Мальцев И. М. Выбор марки машиностроительной стали компьютерными технологиями // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г. И. Носова. 2020. Т. 18. № 3. С. 90–97. DOI: 10.18503/1995-2732-2020-18-3-90-97.

7. Блок Ф. Новые уравнения для расчета кривой торцовой закалки цементируемых хромоникельмолибденовых сталей // Черные металлы. 2005. № 2. С. 47–49.
8. Наукоемкие технологии в машиностроении / Под ред. А. Г. Суслова. — М. : Машиностроение, 2012. — 527 с.
9. Fonstein N. Automotive steels: design, metallurgy, processing and applications. — USA : Springer International Publishing, 2016. P. 169–216.
10. Сулима А. М., Шулов В. А., Ягодкин Ю. Д. Поверхностный слой и эксплуатационные свойства деталей машин. — М. : Машиностроение, 1988. — 240 с.
11. Lei L., Bin H., Sheng-gen L. Effect of Mo on mechanical properties of modified ultrahigh carbon steels after heat-treatment // Journal of Central South University. 2014. Vol. 21. P. 1683–1688.
12. Becton M., Wang X. Grain-size dependence of mechanical properties in polycrystalline boron-nitride: a computational study // Phys. Chem. Chem. Phys. 2015. Vol. 17. P. 21894–21901.
13. Кудря А. В., Соколовская Э. А., Скородумов С. В., Траченко В. А., Папина К. Б. Возможности цифровой световой микроскопии для объективной аттестации качества металлопродукции // Металловедение и термическая обработка металлов. 2018. № 4. С. 15–23.
14. Казаков А. А., Казакова Е. И., Киселев Д. В., Мотовилина Г. Д. Разработка методов оценки микроструктурной неоднородности трубных сталей // Черные металлы. 2009. № 12. С. 12–15.
15. Ахметова Г. Е., Смагулов Д. У., Вяткина А. К., Ахмедова Т. Ш., Кудря А. В., Нурумгалиев А. Х. Компьютеризированные процедуры количественной обработки изображений структур трубных сталей // Сталь. 2019. № 1. С. 55–59.
16. Oliver W. C., Pharr G. M. An improved technique for determining hardness and elastic modulus using load and displacement sensing indentation experiments // Journal of Material Research. 1992. Vol. 7, Iss. 6. P. 1564–1583.
17. Астащенко В. И., Махонин В. В., Мухаметзянова Г. Ф., Пуртова Е. В. Свойства и опыт применения стали 18ХГР для зубчатых деталей автомобиля // Черные металлы. 2022. № 2. С. 36–41.
18. ГОСТ 18895–97. Сталь. Метод фотоэлектрического спектрального анализа. — Введ. 01.01.1998.
19. ГОСТ 5657–69. Сталь. Метод испытания на прокаливаемость. Введ. 01.07.1970.
20. Mukhametzyanova G. F., Shveyova T. V., Astaschenko V. I. Microalloyed Steels for Car Parts // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. Vol. 969, Iss. 1. Art. № 012014.
21. Astaschenko V. I., Zapadnova E. A., Zapadnova N. N., Mukhametzyanova G. F. Predicting structure micro-alloyed steel products for different purposes // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2016. Vol. 134, Iss. 1. Art. № 012029.
22. Пат. 2758685 РФ. Способ определения прочности материалов / В. И. Астащенко, Г. Ф. Мухаметзянова, Т. В. Швеёва, И. Р. Мухаметзянов, Е. В. Пуртова, Д. Н. Пермяков ; заявл. 08.12.2020 ; опубл. 01.11.2021, Бюл. № 31.
23. Смирнов Л. А., Фомичев М. С., Беленький Б. З., Шведов К. Н. Производство проката с повышенными механическими свойствами. Расширение сортамента ванадийсодержащих марок стали // Черные металлы. 2015. № 5. С. 28–31.
24. Проблемы производства и применение сталей с ванадием: Материалы Международного научно-технического семинара / Под. ред. Л. А. Смирнова. — Екатеринбург : УрО РАН, 2007. — 436 с.
25. Одесский П. Д., Смирнов Л. А. О применении ванадия и ниобия в микролегированных сталях для металлических конструкций // Сталь. 2005. № 6. С. 116–123.