Новые разработки в университетах Поволжья в области металлургии, металловедения и машиностроения
ArticleName
Влияние микроструктуры стали 40Х и 42ХМФА на сопротивляемость к ударному изгибу при температурах до минус 60 °С
DOI
10.17580/chm.2026.09.06
ArticleAuthors
В. И. Астащенко, Т. В. Швеёва, Д. А. Башмаков, Т. Э. Панфилов, Д. Т. Сафаров
ArticleAuthorsData

Набережночелнинский институт (филиал) Казанского (Приволжского) федерального университета (Набережные Челны, Россия)

В. И. Астащенко, профессор, докт. техн. наук, профессор
Т. В. Швеёва, доцент, канд. техн. наук, доцент, asttv@mail.ru
Д. А. Башмаков, заведующий кафедрой электроэнергетики и электротехники, доцент, кандидат технических наук, доцент
Т. Э. Панфилов, аспирант,
Д. Т. Сафаров, доцент, канд. техн. наук, доцент

Abstract

Выполнен анализ авторитетных источников информации по вопросам повышения вязкости конструкционных сталей и их сопротивляемости разрушению при пониженных температурах. Приведены сведения по прочности и пластичности изделий из стали 40Х, изготовленных по различным технологическим схемам, включая использование различных полуфабрикатов и способов термообработки. Исследовано структурное состояние сталей 40Х и 42ХМФА после различных видов обработки и выполнены их испытания на ударный изгиб при температурах от +20 до –60 °C. Для определения химического состава стали, металлографических исследований и испытания образцов на ударную вязкость использовали аттестованное и сертифицированное оборудование и стандартные методы контроля. Показано преимущество сорбитной структуры в сталях перед феррито-перлитной по величине ударной вязкости в интервале температур от +20 до –60 °C. После термического улучшения сталь 42ХМФА имеет более высокую сопротивляемость разрушению при ударном изгибе по сравнению со сталью 40Х при всех температурах испытания. Применение водных растворов полимеров в качестве закалочной среды вместо масла на стадии закалки сталей в процессе термического улучшения позволяет дополнительно повысить сопротивляемость разрушению сталей при отрицательных температурах. Приведены фрактограммы поверхности излома образцов после испытания на ударную вязкость при различных температурах.

Работа выполнена в рамках государственного задания от 17.01.2025г. №75-03-2025-426 по теме «Разработка опытного образца автоматической линии для термической обработки крепежных изделий».

keywords
Сталь, структура, крепеж, механические свойства, ударная вязкость, термическая обработка, сопротивляемость разрушению, фрактограммы изломов
References

1. Горынин В. И., Оленин М. И. Пути повышения хладостойкости стали и сварных конструкций. – Москва, Вологда : Инфра-Инженерия, 2022. – 212 с.
2. Оленин М. И., Горынин В. И., Федосеев М. Л. Некоторые аспекты повышения хладостойкости сталей перлитного класса // Вопросы материаловедения. 2013. № 2 (74). С. 5–12.
3. Gorynin V. I., Olenin M. I., Khlyamkov N. A., Timofeev B. T. A carbide phase transformation method as a factor of high brittle-fracture resistance of constructional steels // Inorganic Materials: Applied Research. 2014. Vol. 5. № 6. С. 545–553.
4. Olenin M. I., Gorynin V. I., Makhorin V. V. Use of programmed hardening during tempering in order to improve steel brittle fracture resistance // Metal Science and Heat Treatment. 2020. Vol. 62. № 1–2. С. 86–89.
5. Романив О. Н. Вязкость разрушение конструкционных сталей. Серия «Достижение отечественного металловедения». – М. : Металлургия, 1979. – 175с.
6. Полецков П. П., Копцева И. В., Кузнецова А. С., Гулин А. Е. Влияние химического состава высокопрочных сталей системы легирования C – Si – Mn на хладостойкости // Черные металлы. 2025. № 11. С. 58–64.
7. Мясников М. В., Андрианов Н. В., Тимошпольский В. И. Основные пути обеспечения качества продукции на уровне мировых стандартов // Сталь. 2004. № 10. С. 65–68.
8. Панфилов Т. Э., Астащенко В. И. Исследование состава и свойств сталей 20Л и 20ГЛ // Технология металлов. 2024. № 3. С. 45–48.
9. Нархов А. В. Влияние неметаллических включений на механические свойства сталей // ЦНИИ информации и технико-экономических исследований черной металлургии. № 1. Москва. 1992.
10. Астащенко В. И., Швеёв А. И., Швеёва Т. В. Контроль качества и наследственность строения стали при технологическом металлопеределе. – М. : Academia, 2011. – 239 с.
11. Тихонов А. К. Влияние технологического передела на прочность изделий // Металлургия машиностроения, 2008. № 3. С. 34–40.
12. Чернышев Е. А. Формирование стальных отливок в условиях внешнего и комплексного воздействия. – Н.Новгород : Нижегородский. гос. техн. ун-т, 2007. – 199 с.
13. Кондратюк С. Е. Наследственность структуры и свойств литой стали // Литейное производство. 2008. № 9. С. 6–10.
14. Никитин В. И., Никитин К. В. Наследственность в литых сплавах. – М. : Машиностроение, 2005. – 476 с.
15. Чечекин Ю. Ф., Зеленова В. Д. и др. Влияние неметаллических включений на анизотропию свойств низколегированных сталей // МиТОМ. 1977. № 9. С. 41–42.
16. Казаков А. А., Пахомова О. В., Казакова Е. И. Исследование эволюции литой структуры при пластической обработке феррито-перлитной стали // Черные металлы. 2013. № 9. С. 15–20.
17. Гуляев А. П., Голованенко Ю. С., Зикеев В. Л. Влияние количества немартенситных продуктов превращения на сопротивление разрушению улучшений конструкционной стали // МиТОМ. 1976. № 3. С. 53–55.
18. Морозов Е. А., Морозов А. И., Муратов В. С. Влияние термической и поверхностной пластической деформации углеродистой стали на чувствительность к концентраторам напряжений при циклическом нагружении // Заготовительные производства в машиностроении. 2020. № 7. С. 328–332.
19. Астащенко В. И., Швеёва Т. В., Швеёв А. И. Эффективность закалки термоулучшаемых сталей в водных растворах полимеров // Черные металлы. 2020. № 4. С. 43-49.
20. Poletskov P. P., Koptseva N. V., Efimova Yu. Yu., Kuznetsova A. S. Influence of heat treatment on forming the complex of properties for high-strength cold-resistance steel // CIS Iron and Steel Review. 2023. Vol. 25. pp. 73–78.
21. Патент 2427653 С1 МПК: С21Д 8/02; С21Д9/46 Способ термической обработки листового проката из низкоуглеродистой феррито-перлитной стали. Авт. Оленин М. И., Быковский Н. Г. и др. Заявка №20091493 от 29.12.2009, опубл. 27.08.2011 Бюллетень №24.
22. Швеёва Т. В., Астащенко В. И., Пермяков Д. Л. и др. Повышение стойкости деталей машин нейтрализацией конструктивных и технологических концентраторов напряжений // Вестник КНИТУ им. А. Н. Туполева. 2018. № 1. С. 45–51.
23. Astashchenko V. I, Zapadnova N. N, Mukhametzianova G. F. Key concepts for production of high-quality parts // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2017. Vol. 240. Is. 1. Art. № 012007.

24. Сулима А. М., Шулев В. А., Ягодкин Ю. Д. Поверхностный слой и эксплуатационные свойства деталей машин. – М. : Машиностроение, 1988. – 240 с.
25. Murakami Y. Metal Fatigue: The Effect of Small Defects and Non-Metallic Inclusions. – England: Elsevier Science, 2002. – 390 p.
26. Onan M., Ünal H. I., Atapek S. H., Onan C. Understanding Of Polymer Quenchant (Polyalkylene Glycol) Characteristic During Quenching Process Of Tool Steels // Int. J. Microstruct. Mater. Prop. 9 (2014) pp. 71–78.

Language of full-text
russian
Full content

Back