Новую технологию упрочнения сталей, используемых при изготовлении деталей ударных машин, предложили ученые Новосибирского государственного технического университета НЭТИ. Ее эффективность была экспериментально доказана результатами промышленных испытаний, проведенных совместно с Научно-производственным объединением «Горное машиностроение» (ООО «НПО «ГОРМАШ»).

Как уточнили в пресс-службе университета, в ходе работы были проведены научные исследования трех технологий упрочнения стали. Первая из них — это технология закалки с отпуском, которая в настоящее время используется НПО «Гормаш» при изготовлении захватных кулачков ударных машин для инъектирования грунтов. Вторая — это изотермическая закалка с получением в стали структуры нижнего бейнита. И третья технология — это разработанный на кафедре материаловедения в машиностроении НГТУ НЭТИ способ термической обработки с мартенситно-бейнитным превращением аустенита.

Эффективность различных обработок оценивали по комплексу получаемых механических свойств, параметрам достигнутой структуры и фрактографическому анализу изломов деталей после испытаний.

«Особенность технологии формирования в стали смешанной мартенситно-бейнитной структуры заключается в следующем. Сталь нагревают до температуры 860–900°С, затем быстро охлаждают до температуры 180–200°С в печи-ванне с расплавом солей, далее ее нагревают в камерной печи до температуры 350–400°С и выдерживают при этой температуре в течение часа. На первом этапе обработки из аустенита выделяются кристаллы мартенсита, и в стали образуется прочный «каркас». На втором этапе в стали параллельно протекают два процесса: мартенсит, выделившийся на первом этапе, отпускается, а оставшийся переохлажденный аустенит трансформируется в структуру нижнего бейнита», — рассказал руководитель проекта, доцент кафедры материаловедения в машиностроении НГТУ НЭТИ, д.т.н. Альберт Попелюх.

По словам специалиста, в конечном итоге при использовании новой технологии в стали формируется сложная структура, в которой кристаллы мартенсита обеспечивают высокую прочность, а области со структурой нижнего бейнита позволяют повысить сопротивление распространению трещин. «Кроме того, — отмечает ученый, — данная технология исключает необходимость проведения операции последующего отпуска (повторного нагрева после закалки), что сокращает время термической обработки и удешевляет процесс упрочнения деталей».

Результаты лабораторных исследований показали, что термическая обработка с мартенситно-бейнитным превращением аустенита обеспечивает полуторократный рост показателей ударной вязкости и трещиностойкости стали ХВГ (инструментальная легированная сталь по ГОСТ 5950-2000 — прим. ред.) по сравнению с технологическим процессом закалки, используемым в настоящее время при изготовлении деталей ударного оборудования. При этом прочность и твердость стали остаются высокими. Эффективность различных способов упрочнения оценивали в ходе промышленных испытаний ударной машины PUMA-40, выпускаемой НПО «Гормаш».

Результаты показали, что применение новой технологии упрочнения зажимных кулачков обеспечивает их надежную работу в течение требуемого срока эксплуатации и предотвращает выход кулачков из строя в результате усталостного разрушения. «Ранее мы многократно проверяли эту технологию в лаборатории, а теперь доказали ее эффективность в условиях реального промышленного производства», — рассказал руководитель проекта.

Разработанная технология также может быть использована для увеличения эксплуатационного ресурса высоконагруженных деталей различных видов горных машин и оборудования. 

Источник: журнал «Изобретатель и рационализатор», №5-2026.