Анализ влияния термоциклической обработки сталей 09г2с и 30mnb5 на прочностные характеристики рабочих органов дорожно-строительных машин

Введение. Рассматриваются пути повышения надежности эксплуатации дорожно-строительных машин. По итогам этого рассмотрения предлагается вариант замены используемой стали 09Г2С борсодержащей сталью 30MnB5. На примере ножа автогрейдера анализируются силовые воздействия на данный рабочий орган дорожно-строительных машин. С целью повышения уровня физико-механических характеристик сталей 09Г2С и 30MnB5 дополнительно проводится их термоциклическая обработка. Описываются экспериментальные исследования влияния данного вида термического воздействия на структуру и свойства сталей. Сравнительный анализ полученных характеристик позволяет сделать заключение о возможности рассматриваемой замены.

Материалы и методы. С помощью металлографического анализа авторами было исследовано влияние количества циклов термических воздействий на размер зерна стали. Параллельно определен комплекс физико-механических характеристик данных сталей на различных этапах термоциклической обработки.

Результаты. Было определено, что повышения уровня физико-механических характеристик исследуемых сталей можно добиться применением термоциклической обработки. Это достигается за счет получения мелкозернистой структуры металла, имеющей более высокую прочность. Рассмотрены зависимости предела прочности и предела текучести исследуемых сталей от числа циклов термического воздействия. Подобраны корреляционные соотношения для описания этих зависимостей. Рассмотрена связь пределов текучести и прочности сталей 09Г2С и 30MnB5 с размером зерна. Все исследованные зависимости представлены в графическом виде.

Обсуждение и заключение. На основе сравнительного анализа комплекса физико-механических характеристик авторами сделано заключение о возможности замены стали 09Г2С на сталь 30MnB5.

1. Щербаков А.П., Пушкарев А.Е., Манвелова Н.Е. Рабочие механизмы строительных машин и способы технологического обеспечения прочности сварных соединений из высокопрочных сталей // Недвижимость: экономика, управление. 2020. № 1. С. 63-68.

2. Мухаметшина Р.М. Отказы дорожно-строительных машин по параметрам коррозии // Известия КазГАСУ. 2013. № 4 (26). С. 62-67.

3. Щербаков А.П. Выбор материала и метода повышения износостойкости элементов строительных машин // Вестник СибАДИ. 2020. № 17 (4). С. 464-475. https://doi.org/10.26518/2071-7296-2020- 17-4-464-475. 4. Щербаков А.П. Экспериментальные исследования влияния термической обработки на свойства сварных соединений рабочих механизмов дорожно-строительных машин // Вестник СибАДИ. 2020. №17(6). С. 664-675. https://doi.org/10.26518/2071- 7296-2020-17-6-665-675.

4. Гордиенко В.Е., Трунова Е.В., Абросимова А.А., Шананина Н.В. Пассивный феррозондовый контроль длительно эксплуатируемых сварных металлоконструкций с коррозионными повреждениями // Вестник гражданских инженеров. 2016. № 3 (56). С. 193-197.

5. I. Polyansky, I. Sizov, U. Mishigdorzhiyn, V. Butukhanov. Improvement of the heat resistance of carbon steels by thermocycling thermochemical treatment with self-protective pastes based on boron carbide and aluminum // IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 116: 1-5.

6. Гордиенко В.Е., Абросимова А.А., Трунова Е.В., Щербаков А.П. К выбору конструкционных сталей для изготовления сварных металлических конструкций строительных машин // Вестник гражданских инженеров. 2017. № 6 (65). С. 233-238.

7. Floreen S., Hayden H.W. The deformation and fracture of stainlees steels having microduplex structures (Deformation characteristics and fracture strength of Cr-Ni stainless steels with fine scale twophase ferrite plus austenite microstructures) // ASM Transactions Quarterly. 1968. 61: 489-499.

8. Березина А.А. Некоторые особенности оценки структурной и механической неоднородности сварных соединений металлических конструкций строительных машин // Вестник гражданских инженеров. 2015. № 4 (51). С. 123-127.

9. Мыльников В.В. Влияние частоты нагружения на усталость конструкционных материалов // Наука и техника. 2019. № 5. С. 52-55.

10. Прохоров В.Ю., Быков В.В. Пути повышения долговечности и износостойкости подшипника скольжения навесного технологического оборудования // НиКа. 2017. № 1. С. 71-74.

11. Гордиенко В.Е., Абросимова А.А., Трунова Е.В. Влияние термоциклической обработки на структурные изменения пластически деформированных сварных соединений металлических конструкций строительных машин // Вестник гражданских инженеров. 2016. № 2 (55). С. 174-180.

12. Безлюдько Г.Я., Мужицкий В.Ф., Попов Б.Е. Магнитный контроль (по коэрцитивной силе) НДС и остаточного ресурса стальных МК // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 1999. № 9. Т. 65. С. 53-57.

13. Гордиенко В.Е., Абросимова А.А., Кузьмин О.В., Трунова Е.В., Щербаков А.П. Влияние термической и термоциклической обработки на механические свойства конструкционных сталей // Вестник гражданских инженеров. 2018. №1 (66). С. 128-133.

14. Зайцев А.И. Перспективные направления развития металлургии и материаловедения стали // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2019. Т. 75. № 4. С. 417-426.

15. Гордиенко В.Е., Абросимова А.А., Трунова Е.В., Корнеева Е.А., Щербаков А.П. Влияние структурных параметров конструкционных сталей на результаты оценки напряженно-деформированного состояния сварных металлоконструкций // Вестник гражданских инженеров. 2016. № 6 (59). С. 194-199.

16. Morrison W.B. Superplasticity of low-alloy steels // ASM Transactions Quarterly. 1968. Vol. 61. № 3. Pр. 423-434.

17. Ведяков И.И., Одесский П.Д. Современные отечественные стандарты и вопросы расширения применения металлических конструкций в строительстве // Вестник НИЦ «Строительство». 2019. № 3 (22). С. 42-53.

18. Гордиенко В.Е., Абросимова А.А., Трунова Е.В. Влияние термоциклической обработки на структурные изменения пластически деформированных сварных соединений металлических конструкций строительных машин // Вестник гражданских инженеров. 2016. № 2 (55). С. 174-180.

19. Ведяков И.И., Одесский П.Д., Гуров С.В. Обеспечение прочности сварных соединений для уникальных конструкций из проката больших толщин повышенной и высокой прочности // Строительная механика и расчет сооружений. 2018. № 2 (277). С. 68-75.

20. Густов Ю.И., Орехов А.А. Исследование конструкционно-технологических и эксплуатационных показателей строительной техники // Известия КазГАСУ. 2014. № 4 (30). С. 19-24.

21. Мухаметшина Р.М. Влияние климатических факторов на свойства материалов и надежность дорожно-строительных машин // Известия КазГАСУ. 2014. № 4 (30). С. 102-108.

22. Мешков Ю.Я., Котречко С.А., Шиян А.В. Роль прочности и механической стабильности в оценке конструкционного качества сталей // Вісник ПДАБА. 2013. № 5 (182). С. 62-68.

23. Бубликов Ю.А. Основные направления повышения свойств конструкционных сталей феррито-перлитного класса // ВЕЖПТ. 2014. № 11 (72). С. 81-82.

24. Зайцева М.М., Мегера Г.И., Касьянов Д.Н. Проблема долговечности деталей грузовых автомобилей // ИВД. 2017. № 2 (45). С. 71-75.