О возможности использования нитроцементованной безвольфрамовой стали ХГС (ЭИ553) для прецизионных деталей дизельной топливной аппаратуры

Цель. Исследование влияния нитроцементации при низких температурах стали ХГС в высокоактивной азотисто-углеродной среде на структуру, фазовый состав и свойства для рекомендации её в качестве материала прецизионных деталей дизельной топливной аппаратуры. 

Методы. Нитроцементация при 520…600⁰С в активной среде на основе карбамида и железосинеродистого калия обеспечивает получение на поверхности твердых карбонитридных фаз, стойких к изнашиванию в условиях работы прецизионных деталей топливной аппаратуры дизелей. 

Результаты. Экспериментально показано, что износостойкость нитроцементованной стали ХГС в 2,7…4,4 раза превышает износостойкость закалённой стали ХВГ. Достижение максимума износостойкости модифицированной стали наблюдается при содержании карбонитридов в структуре более 70%. При этом твердость изнашиваемой поверхности становится практически равной твердости кварцевых частиц и их абразивное действие на такую поверхность прекращается. Интенсивность изнашивания модифицированных деталей в таких условиях минимизируется – на порядок более по сравнению с деталями, которые не подвергались нитроцементации.

Заключение. Проведенные исследования показали, что безвольфрамовая инструментальная сталь ХГС с поверхностным упрочнением (модифицированием) низкотемпературной нитроцементацией может быть с успехом использована для изготовления деталей дизельной топливной аппаратуры вместо традиционной вольфрамосодержащей стали ХВГ. Использование нитроцементованной стали ХГС при массовом производстве дизельной топливной аппаратуры может дать значительный экономический эффект за счёт меньшей стоимости стали и повышенной долговечности нитроцементованных деталей. Выбор того или иного режима нитроцементации зависит от технологических возможностей предприятия, производящего детали топливной аппаратуры дизелей.

1. Антипов В. В. Износ прецизионных деталей и нарушение характеристик топливной аппаратуры дизелей. М.: Машиностроение, 1972. 149 с.

2. Сергеев В. В., Фридман В. Б., Егоршина Т. В. Повышение износостойкости и коррозионной стойкости плунжерных пар топливных насосов // Металловедение и термическая обработка металлов. 1988. № 6. С. 6--8.

3. Лебедев Б. И., Ярков В. А. Повышение долговечности прецизионных деталей дизельной топливной аппаратуры. М.: Машиностроение, 1965. 120 с.

4. Козловский И. С., Оловянников В. А., Зинченко В. М. Критерии оценки качества и основы рационального выбора цементуемых и нитроцементуемых сталей // Металловедение и термическая обработка металлов. 1981. № 3. С. 2-9.

5. Переверзев В. М., Колмыков В. И., Воротников В. А., Белан А. А. Влияние карбидов на стойкость цементованных сталей к изнашиванию в кварцевом абразиве // Металловедение и термическая обработка металлов. 1990. № 4. С. 45-48.

6. Шубин Р. П., Гринберг М. Л. Нитроцементация деталей машин. М.: Машиностроение, 1975. 208 с.

7. Лахтин Ю. Н., Арзамасов Б. Н. Химико-термическая обработка металлов. М.: Металлургия, 1985. 426 с.

8. Григорович В. К., Волкова Р. М., Боженов В. А., Мостиславский З. Я. Газовая нитроцементация высокоуглеродистых сталей // Металловедение и термическая обработка металлов. 1981. № 11. С. 17-19.

9. Гузель С. М. Исследование видов изнашивания прецизионных деталей и методы их восстановления // Трение и износ в машинах: сборник. Вып. XVII. М.: Изд-во АН СССР, 1962. 263 с.

10. Насыщение стали азотом при газовой нитроцементации / В. П. Ахантьев, В. И. Ивлев, В. П. Курбатов [и др.] // Металловедение и термическая обработка металлов. 1978. № 3. С. 32-34.

11. Особенности строения нитроцементованных слоёв с повышенным содержанием азота / Е. Л. Гюлиханданов, Л. М. Семенов, Е. И. Шапочкин [и др.] // Металловедение и термическая обработка металлов. 1990. № 5. С. 12-15.

12. Диффузионное насыщение сталей из насыщающих обмазок / С. Г. Иванов, А. М. Гурьев, Е. А. Кошелева, Т. А. Бруль // Фундаментальные исследования. 2007. № 4. С. 37-38.

13. Износостойкость и усталостная прочность сталей после низкотемпературной нитроцементации / С. С. Исханов, В. Г. Лаптев, Л. М. Семёнова [и др.] // Металловедение и термическая обработка металлов. 1981. № 1. С. 2-5.

14. Цианирование инструментальных сталей в экологически безопасном карбюризаторе / В. И. Колмыков, Р. А. Ковынев, В. М. Переверзев [и др.] // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. 2006. № 12. С. 108-111.

15. К вопросу осаждения электролитического сплава железо-кобальт / Б. С. Блинков, Е. С. Калуцкий, С. А. Грашков, Р. В. Степашов // Актуальные проблемы и инновационная деятельность в агропромышленном производстве: материалы Международной научно-практической конференции. Курск: Курская гос. сельскохозяйственная акад. имени И. И. Иванова, 2015. С. 55-57.

16. Грашков С. А., Пивовар Н. А., Алехин Ю. Г. Влияние состава пастообразного карбюризатора на цементацию низколегированной стали ХВГ // Инновационные тенденции развития российской науки: материалы XI Международной научно-практической конференции молодых ученых. Красноярск: Красноярский гос. аграрный ун-т. 2018. С. 170-171.

17. Повышение информативности процесса диагностирования двигателей автомобилей за счет технической эндоскопии / Е. В. Агеев, А. В. Щербаков, Ю. Г. Алехин, С. А. Грашков // Известия Юго-Западного государственного университета. 2018. № 1 (76). С. 18-26.

18. Горяинов В. В., Еськов Д. И. Упрочнение деталей машин низкотемпературной химико-термической обработкой // Актуальные проблемы инженерно-технического обеспечения АПК: материалы Международной научно-практической конференции. Курск: Курская гос. сельскохозяйственная акад., 2013. С. 18-22.

19. Алехин Ю. Г., Грашков С. А., Угримов А. С. Качество наплавленных покрытий лемехов плугов // Качество в производственных и социально-экономических системах: сборник научных трудов 5-й Международной научно-технической конференции / отв. ред. Е. В. Павлов. Курск: Университетская книга, 2017. С. 11-13.

20. Алехин Ю. Г., Грашков С. А., Угримов А. С. Инновационная технология восстановления изношенных деталей автотракторной техники путем применения электроискровых покрытий на основе электроэрозионных наноматериалов // Прогрессивные технологии и процессы: сборник научных статей 3-й Международной молодежной научно-практической конференции / отв. ред. А. А. Горохов. Курск: Университетская книга, 2016. С. 14-17.

21. Белан Э. А., Грашков С. А., Алехин Ю. Г. Показатели качества и технического уровня восстановления коленчатых валов // Перспективное развитие науки, техники и технологий: сборник научных статей 6-й Международной научно-практической конференции / отв. ред. А. А. Горохов. Курск: Университетская книга, 2016. С. 22-26.