Methodology of structure formation management in plasma modification of carbon and instrument steel and alloys
DOI:
https://doi.org/10.32782/2225-6733.43.2021.6Keywords:
strength theory, hardening mechanisms, carbon and tool steels, hard alloys, plasma modification (nanostructuring)Abstract
One of the main tasks of modern mechanical engineering is the development of highly efficient resource-saving technologies for surface hardening (modification) of equipment and tool parts. Among the methods of surface modification of materials, plasma treatment has certain advantages. For a wide range of carbon and tool steels, cast irons and hard alloys on the basis of metallographic and X-ray structural studies, strengthening mechanisms are established, which to the greatest extent influence to the achieved level of hardness at various technological variants of plasma modification. It is established that the main mechanism of hardening is associated with the formation of obstacles or barriers in the way of mobile dislocations. These barriers can be impurity atoms, grain boundaries, excess dispersed phases, and others. At the same time, several hardening mechanisms are implemented simultaneously. The basic provisions of the structural theory of strength in different technological variants of plasma modification of high-carbon and tool steels and alloys, as well as cast irons are of great practical importance because they allow to use the maximum number of reinforcing mechanisms and obtain a structure with high and ultrahigh properties. The greatest hardening effect can be achieved by implementing the maximum possible number of hardening mechanisms in a single process. For the practical implementation of the process of plasma modification (nanostructuring) and the use of modified products a block diagram of the scientific and methodological complex was developed, which includes a set of consecutive theoretical, experimental and technological studies aimed at obtaining a surface layer with a given level of structural hardening
References
Чудина Л.Г. Прогнозирование уровня упрочнения металлов и сплавов на основе методологии управления структурообразованием / Л.Г. Чудина, О.В. Петрова // Упрочняющие технологии и покрытия. – 2007. – № 7. – С. 3-11.
Самотугин С.С. Плазменное упрочнение инструментальных материалов / С.С. Самотугин, Л.К. Лещинский. – Донецк: Новый мир, 2002. – 338 с.
Ляшенко Б.А. Структура и вязкость разрушения высокоуглеродистых сплавов с поверхностным модифицированным слоем / Б.А. Ляшенко, Ю.С. Самотугина // Упрочняющие технологии и покрытия. – 2018. – Том 14, № 4. – С. 161-167.
Нанесение модифицированных слоев с нанокристаллической структурой на холодно-деформирующий инструмент / С.С. Самотугин, В.И. Лавриненко, Ю.С. Самотугина, О.А. Христенко, О.Н. Шичева, А.А. Пономаренко // Упрочняющие технологии и покрытия. – 2021. – № 1. – С. 37-44. – Режим доступа: https://doi.org/10.36652/1813-1336-2021-17-1-37-43.
Плазменное субмикро- и наноструктурирование инструмента из стали Х12М / С.С. Самотугин, Ю.С. Самотугина, О.А. Христенко, Т.К. Ткаченко, В.И. Лавриненко // Технология машиностроения. – 2020. – № 5. – С. 42-52.
Самотугин С.С. Нанотехнологии в машиностроении: плазменное модифицирование резьбонарезного инструмента / С.С. Самотугин, О.А. Христенко // Вісник Приазовського державного технічного університету. – 2018. – Вип. 37. – С. 105-114. – (Серія: Технічні науки). – Режим доступа: https://doi.org/10.31498/2225-6733.37.2018.160266.
Самотугин С.С. Повышение стойкости твердосплавных резьбовых резцов плазменным поверхностным модифицированием / С.С. Самотугин, В.И. Лавриненко, О.А. Христенко, Ю.С. Самотугина // Надтверді матеріали. – 2019. – № 2. – С. 83-90.
Симонов Ю.Н. Физика прочности и механические испытания металлов / Ю.Н. Симонов, М.Ю. Симонов. – Пермь: из-во ПНИПУ, 2020. – 199 с.
Мороз Л.С. Механика и физика деформации и разрушения материалов / Л.С. Мороз. – Л. : Машиностроение, 1984. – 224 с.
Курдюмов Г.В. Превращения в железе и стали / Г.В. Курдюмов, Д.М. Утевский, Р.И. Энтин. – М. : Наука, 1977. – 236 с.
Гусев А.И. Эффекты нанокристаллического состояния в компактных металлах и соединениях / А.И. Гусев // Успехи физических наук. – 1998. – Т. 168, № 1. – С. 55-83.
Яковлева С.П. Роль наноструктурирования в повышении механических свойств низколегированных сталей / С.П. Яковлева, С.Н. Макарова // Наука и образование. – 2014. – № 1. – С. 28-34.
Самотугин С.С. Плазменное микро- и наноструктурирование поверхности инструментальных сталей / С.С. Самотугин, В.А. Мазур // Упрочняющие технологии и покрытия. – 2013. – № 4. – С. 29-37.
Гуляев А.П. Металловедение / А.П. Гуляев. – М. : Металлургия, 1986. – 544 с.
Поляхина М.А. Механизмы упрочнения 12 %-ных хромистых ферритно-мартенситных сталей в зависимости от режима их термической обработки / М.А. Поляхина, И.Ю. Литовченко // Вестник Тамбовского университета. – 2016. – Т.2. – Вып. 3. – С. 1246-1249. – (Серия: Естественные и технические науки).
Иванов Ю.Ф. Механизмы упрочнения поверхностного слоя твердого сплава TiC-NiCrAl при облучении электронным пучком / Ю.Ф. Иванов // Известия Томского университета. – 2008. – Т. 313, № 3. – С. 93-95.
Самотугин С.С. Анализ технологической системы «Процесс резьбонарезания инструмента, прошедшим плазменное модифицирование» / С.С. Самотугин, О.А. Христенко // Упрочняющие технологии и покрытия. – 2019. – № 3. – С. 134-138.
Самотугіна Ю.С. Система адаптивного управління плазмовим модифікуванням велико-габаритних чавунних виробів / Ю.С. Самотугіна, В.О. Джелалі // Наука і виробництво. – 2020. - № 23. – С. 423-427. – Режим доступу: https://doi.org/10.31498/2522-9990232020241272.
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
The journal «Reporter of the Priazovskyi State Technical University. Section: Technical sciences» is published under the CC BY license (Attribution License).
This license allows for the distribution, editing, modification, and use of the work as a basis for derivative works, even for commercial purposes, provided that proper attribution is given. It is the most flexible of all available licenses and is recommended for maximum dissemination and use of non-restricted materials.
Authors who publish in this journal agree to the following terms:
1. Authors retain the copyright of their work and grant the journal the right of first publication under the terms of the Creative Commons Attribution License (CC BY). This license allows others to freely distribute the published work, provided that proper attribution is given to the original authors and the first publication of the work in this journal is acknowledged.
2. Authors are allowed to enter into separate, additional agreements for non-exclusive distribution of the work in the same form as published in this journal (e.g., depositing it in an institutional repository or including it in a monograph), provided that a reference to the first publication in this journal is maintained.
