Опыт и перспективы использования конструкционных сталей для азотированных зубчатых колес

Обобщен опыт применения известных и новых сталей для повышения технологичности и прочности основных деталей машин, упрочняемых азотированием. Рассмотрены новые подходы к изготовлению зубчатых колес, упрочняемых азотированием как при использовании алюминийсодержащих сталей, так и нового материала – стали 40ХМФА. Для повышения работоспособности и технологичности производства деталей из широко используемой в машиностроении алюминийсодержащей стали 38Х2МЮА разработана принципиально новая технология предварительной термической обработки заготовок деталей – «неполная закалка», обеспечивающая как повышение обрабатываемости и точности крупногабаритных зубчатых колес, так и увеличение прочности из-за устранения хрупкости азотированного слоя. Высокая твердость азотированной поверхности деталей – до 900 НV – обеспечивает и высокую износостойкость деталей. Шестерни из новой алюминийсодержащей стали 20ХН4МФЮА, твердеющей на стадии азотирования, обладают характеристиками прочности, равными цементированным деталям, что позволяет не только повышать несущую способность ряда изделий, но и существенно упрощать технологию изготовления сложных по форме точных деталей, заменяя цементацию азотированием, исключая тем самым необходимую после цементации финишную операцию – шлифование. Сталь 40ХМФА, не содержащая алюминий, обладает повышенными показателями жаростойкости, прокаливаемости и обрабатываемости деталей, а также характеристиками их упрочненного слоя. Азотированный слой шестерен толщиной 0,5–0,7 мм не содержит хрупких составляющих, что при твердости сердцевины 300–320 НВ исключает его «шелушение» и последующее разрушение деталей. Применение стали 40ХМФА позволяет решать проблемы надежности и ресурса азотированных крупногабаритных зубчатых колес и является перспективным для всего ряда зубчатых колес с внутренним зацеплением, а также деталей подвижных шлицевых зацеплений. Указанные характеристики также в ряде случаев позволяют заменять цементацию шестерен (модуль менее 4 мм) азотированием при использовании стали 40ХМФА.

1. Справочник металлиста / под ред. С. А. Чернавского, В. Ф. Рещетникова. – М.: Машиностроение, 1976. – Т. 1. – 768 с.

2. Терентьев, Е. Ф. Использование азотирования для изменения механических характеристик металлических материалов / Е. Ф. Терентьев, А. Г. Колмаков, М. С. Мичугина // I Междунар. конф. «Деформация и разрушение мате- риалов»: сб. материалов / ИМЕТ им. А. А. Байкова РАН. – М., 2006. – С. 457–463.

3. Харитончик, Д. И. Крупногабаритные зубчатые колеса с внутренним зацеплением из алюминийсодержащих сталей / Д. И. Харитончик, В. И. Моисеенко. – Минск: Беларус. навука, 2012. – 125 с.

4. Гуляев, А. П. Металловедение / А. П. Гуляев. – М.: Металлургия, 1986. – 543 с.

5. Харитончик, Д. И. Конструкционная прочность алюминийсодержащих сталей в крупногабаритных азотированных зубчатых колесах с внутренним зацеплением / Д. И. Харитончик // Механика машин, механизмов и материалов. – 2012. – № 1. – С. 71–75.

6. Моисеенко, В. И. Основы структурной равнопрочности стали и элементов крупногабаритных деталей машин / В. И. Моисеенко, П. Л. Мариев. – Минск: Ин-т кибернетики НАН Беларуси, 1999. – 200 с.