CC BY
31
Breki Alexander Dzhalyulyevich, candidate of technical science, docent, deputy department chair of MIOK, senior research associate of IES laboratory, albrekiayandex. ru, Russia, St. Petersburg, Peter the Great St.Petersburg Polytechnic University, Institute of problems of engineering science ofRAS,
Semenov Sergey Aleksandrovich, doctor of technical sciences, senior researcher, starikov_taii@,mail.ru, Russia, Lyubertsy, Central Research Institute of the Air Force of the Ministry of Defense of the Russian Federation,
Starikov Nikolay Evgenievich, doctor of technical sciences, professor, starikov_taii@,mail. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Gvozdev Aleksandr Evgen'yevich, doctor of technical science, professor, gwozdew.alexandr2013@yandex.ru, Russia, Tula, Tula State Lev Tolstoy Pedagogical University,
Lavrushin Alexey Valentinovich, adjunct, lavruchin. 78@mail.ru, Russia, Ryazan, Guards of the Ryazan higher airborne command school
УДК 539.4; 620.1; 621.78
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ЛЕГИРОВАНИЯ
НА МЕХАНИЧЕСКИЕ И КОРРОЗИОННЫЕ СВОЙСТВА АРМАТУРНОГО ПРОКАТА
Н.Н. Сергеев, А.Н. Сергеев, А.Е. Гвоздев, А.Н. Чуканов, С.Н. Кутепов, О.В. Пантюхин
В статье рассмотрено влияние легирующих элементов на чувствительность арматурных сталей к коррозионно-механическому разрушению и их механические характеристики. Установлено, что легирование термоупрочненного арматурного проката Mo, Bo и Ti приводит к мелкозернистой структуре с равномерно распределенными карбидами, стабилизирует субструктуру, замедляет диффузию водорода и тем самым снижает восприимчивость высокопрочных арматурных стержней к водородному растрескиванию.
Ключевые слова: легирование, арматурная сталь, коррозионное растрескивание под напряжением, водородное растрескивание.
Выпускаемая в настоящее время металлургической промышленностью стержневая арматура, термически упрочненная с прокатного нагрева из малоуглеродистых и низколегированных сталей, используемая при создании и возведении ответственных композиционных железобетонных конструкций, имеет высокий уровень физико-механических характеристик. Несмотря на это хрупкое разрушение напрягаемой стержневой арматуры остается серьезной научной проблемой, связанной в первую очередь с проникновением в сталь водорода при ее выплавке или в процессе нанесения защитных гальванических покрытий [1-3].
117
Одной из важнейших характеристик, определяющих чувствительность стали к коррозионно-механическому разрушению в водородсодер-жащих средах является ее химический состав [4], и особенно содержание углерода и легирующих элементов [5, 6]. Имеющаяся в научной литературе информация по влиянию легирующих элементов на сопротивление стали коррозионно-механическому разрушению не является систематической и относится главным образом к малоуглеродистым сталям [7, 8]. В этой связи представляется актуальным и целесообразным исследовать влияние легирования на механические свойства и чувствительность арматурных сталей к растрескиванию в водородсодержащих средах.
1. Материалы и методы исследования
Исследование влияния легирования (цирконием, алюминием, титаном, ниобием, бором, молибденом, ванадием) на механические свойства и чувствительность термоупрочненного арматурного проката (после высокотемпературной термомеханической обработки (ВТМО) / электротермического упрочнения (ЭТУ)) к коррозионно-механическому разрушению проводили на опытных плавках сталей марок 20ГС, 20ГС2, 22ГСРМ, 35ГС. Механические свойства определяли по ГОСТ 12004-81 [9]. За среднее значение принимали результаты, полученные по испытаниям трех образцов. В качестве агрессивных сред, вызывающих наводороживание использовали: 1) при испытаниях, вызывающих коррозионное растрескивание под напряжением (КРН) - кипящий раствор нитратов (60% Са(К03)2 +5% КН4К03 + 35% Н20) при температуре 110 0С; 2) при испытаниях, вызывающих водородное растрескивание (ВР) водный раствор серной кислоты с добавлением роданистого аммония (4,5% Н2804 + 2,5% МН4СШ) с катодной поляризацией при плотности тока ОК = 60 А/м2.
Исследование стойкости к растрескиванию проводили на натурных образцах стержневой арматуры 010 и 14 мм. Рабочая часть образца составляла 80...100 мм. Испытания проводили при напряжениях оЭ = (0,4...0,8)ов. Стойкость стали против растрескивания оценивали временем до разрушения по результатам испытаний 4-6 образцов на каждую точку графика.
2. Результаты и их обсуждение
2.1. Влияние легирования цирконием на стойкость против коррозионного растрескивания под напряжением
Исследование влияния дополнительного легирования 7г на стойкость к КРН проводили на базе опытных плавок сталей 20ГС следующего химического состава: 0,23% С, 0,96% Мп, 0,59% 81, 0,030% 8, 0,040% Р. Режимы обработки, механические и коррозионные свойства приведены в табл. 1.
При увеличении содержания 7г в интервале 0,084.0,50% наблюдали уменьшение пределов прочности и текучести, и вместе с тем рост пластических характеристик и отношения о0,2/оВ. После проведения ВТМО с
последующим самоотпуском при умеренных температурах стержневая арматура из стали 20ГС имеет повышенную чувствительность к КРН. Дополнительное легирование /г, даже с 0,13%, в 3.5 раз увеличивает сопротивление разрушению при рабочих напряжениях оЭ = 640 МПа. Наиболее существенно сопротивление разрушению увеличивается при добавлении 0,26% /г и достигает максимума при содержании /г на уровне 0,50%. На основании рекомендаций, приведенных в [10-11] такую арматуру можно считать стойкой к КРН.
Таблица 1
Механические и коррозионные свойства опытных плавок стали 20ГС (010 мм) легированной 1г после ВТМО
№ п/п Содержание циркония, % Режим обработки Механические свойства Коррозионная стойкость
Св, МПа С0,2, МПа 55, % 5р, % Сэ, МПа Время до разрушения, час
1 0,084 ВТМО + закалка от 900 °С + самоотпуск при 400 °С 1120 910 12,0 2,0 640 8.10
2 0,13 1040 842 14,2 3,0 700 640 510 13.15 44.52 200*
3 0,26 1012 863 14,0 2,5 640 120
4 0,50 1002 830 14,0 3,2 800 640 510 24.30 200* 200*
5 - ВТМО + закалка от 1050 °С + самоотпуск при 400.500 °С 1160 1082 12,5 3,0 800 640 8.10 16.20
* Образцы не разрушились после 200 час испытаний
2.2. Влияния легирования алюминием и титаном на стойкость против коррозионно-механического разрушения
Влияние алюминия на чувствительность стержневой арматуры к КРН и ВР исследовали на базе опытных плавок стали 35ГС. Химический состав, режимы обработки, механические и коррозионные свойства, а также результаты металлографического анализа приведены в табл. 2 - 4.
Авторами работы [12] установлено, что термическая обработка арматурных сталей вызывает повышение химической активности границ наследственных аустенитных зерен и, таким образом, способствует развитию КРН. Негативное влияние оказывает N в стали, поскольку разделение Бе4К создает напряжения на границах зерен и углерод [5] на границах зерен, что способствует образованию дислокационных скоплений и их концентрации в полосах скольжения. По данным работы [12] А1 сочетается со многими примесями в стали, в частности с N образуя ста-
119
бильные соединения, которые фиксируют дислокации, освобождают границы зерен от некоторых вредных примесей и делают структуру более тонкой.
Таблица 2
Химический состав опытных плавок стали 35ГСлегированной
алюминием
№ плавки Химический состав, %
С Мп Б1 И А1 N 02 Б Р
СоЫ СЬои^ НоЫ ^оиЫ
1 0,34 0,30 1,04 0,73 0,02 0,20 0,0054 0,0040 0,0063 0,023 0,008
2 0,34 0,313 1,04 0,77 0,02 0,32 0,0060 0,0056 0,0056 0,018 0,011
3 0,33 0,296 1,03 0,78 0,02 0,70 0,0062 0,0059 0,0053 0,017 0,012
4 0,34 - 1,40 0,80 0,01 0,01 0,0055 0,0041 0,0058 0,030 0,030
Примечание: С^, Ноы - общее содержание углерода и азота в стали соответственно; Сьсип^ Nbound содержание углерода и азота в связанном состоянии на границах зерен.
Анализ экспериментальных результатов (табл. 3) показал, что при увеличении содержания А1 в диапазоне 0,20...0,70%, количество увеличивается с 74% до 95% от общего количества в стали (см. табл. 2). Наряду с этим увеличение содержания А1 способствует уменьшению размера аустенитных зерен (табл. 4).
Таблица 3
Механические и коррозионные свойства опытных плавок стали 35ГС (014 мм) легированной А1 после различных видов упрочнения
№ плавки Режим обработки Механические свойства Стойкость к растрескиванию, час при оэ = 0,75ов
ов, МПа 00,2, МПа 55, %
1 ВТМО + закалка* от 870 °С + самоотпуск при 400 °С 1400 1200 6,4 11.16
ЭТУ + закалка* от 920 °С + самоотпуск при 570 °С 1085 986 15,7 Свыше 400**
2 ВТМО + закалка* от 870 °С + самоотпуск при 400 °С 1440 1380 12,8 39.43
ЭТУ + закалка* от 920 °С + самоотпуск при 570 °С 1080 895 17,2 Свыше 400**
3 ВТМО + закалка* от 870 °С + самоотпуск при 400 °С 1197 1102 15,0 Свыше 400**
4 ЭТУ + закалка* от 920 °С + самоотпуск при 400 °С 1260 1010 10,0 4.7
Примечание: *в конце прокатки; **Образцы не разрушились после 400 час испытаний
Добавление 0,20.0,32% А1 мало влияет на прочность стали после ВТМО, но увеличивает условный предел текучести, относительное удлинение после разрыва и отношение о0,2/оВ. Увеличение концентрации А1 до
0,7% приводит к снижению прочности и предела текучести и небольшому увеличению пластичности. Это объясняется наличием тонкодисперсных нитридов алюминия, которые могут уменьшить размер зерен после ВТМО при сравнительно низкой температуре в конце прокатки. Закалка стали с 0,20% А1 от 870 0С после ВТМО приводит к появлению структуры тонкого игольчатого мартенсита и феррита, который отделен от аустенита, когда он охлаждается от низкой температуры ниже линии Аз в системе Бе-С-А1, поскольку при добавлении А1 линии А1 и А3 сдвигаются в сторону более высоких температур. Самоотпуск при 400 О после ВТМО не приводит к заметному разложению мартенсита.
Таблица 4
Результаты металлографического анализа опытных плавок стали
35ГС легированной А1
№ плавки Вид термической обработки Размер аустенитных зерен после упрочнения
Число зерен на мм2 в выборке Диаметр, ц
максимальный минимальный
1 ВТМО 11000 27 7
ЭТУ - - -
2 ВТМО 11000 29 5
ЭТУ - - -
3 ВТМО 11700 19 5
4 ЭТУ 8510 36 7
Металлографический анализ образцов показал, что коррозионные трещины в сталях, содержащих 0,20 и 0,32% А1, развиваются преимущественно вдоль границ наследственных аустенитных зерен; однако наряду с ними присутствуют участки с распространяющимися транскристаллитны-ми трещинами.
Далее проводили исследование влияния комплексного легирования А1 и Л на механические и коррозионные свойства стали 35ГС. Химический состав, механические и коррозионные свойства приведены в табл. 5 и 6. Испытания проводили в среде, вызывающей водородное растрескивание (см. пункт 1, режим №2).
Введение А1 и Л приводит к уменьшению содержания N2 и 02 в стали за счет образования прочных химических соединений [7], а также способствуют измельчению исходных аустенитных зерен при разливке и последующей термомеханической обработке. Из анализа экспериментальных результатов следует, что наименьшую чувствительность к ВР имеет плавка №6 с максимальным содержанием Л (0,72%) при содержании С и А1 на нижнем пределе (0,31 и 0,01% соответственно).
Таблица 5
Химический состав опытных плавок стали 35ГСлегированной А1 и И
№ плавки Химический состав, %
С Мп Т1 А1 N2 02 Б Р
1 0,34 1,04 0,73 0,02 0,20 0,0054 0,0063 0,020 0,010
2 0,34 1,04 0,77 0,02 0,32 0,0060 0,0056 0,020 0,010
3 0,33 1,03 0,78 0,02 0,70 0,0062 0,0053 0,020 0,010
4 0,35 1,03 0,76 0,23 0,01 0,0074 0,0082 0,020 0,010
5 0,33 1,04 0,69 0,44 0,01 0,0080 0,0082 0,020 0,010
6 0,31 1,03 0,76 0,72 0,01 0,0074 0,0082 0,020 0,010
Таблица 6
Режимы термической обработки, механические и коррозионные свойства опытных плавок стали 35ГС (014 мм) легированной А1 и И
№ плавки Режим обработки Механические свойства Время до разрушения, час при рабочих напряжениях (сэ) МПа
Св, МПа С0,2, МПа 55, % 800 640 500
1 1410 1200 7,0 2 2,83 5
2 ВТМО + закалка от 870 X + самоотпуск при 400 X 1440 1380 12,0 1,6 2,17 5,23
3 1200 1100 15,0 2,33 4,5 6,67
4 1610 1450 7,0 1,67 2 4,17
5 1320 1170 11,0 5,17 5,22 15
6 1180 1100 15,0 20,75 23,17 150
2.3. Влияние химического состава на стойкость арматурных сталей к коррозионно-механическому разрушению
Исследовали влияние изменения химического состава (С, Мп, 81) в пределах марочного и комплексного легирования (А1, V, Мо, В и /г) на чувствительность арматурных сталей марок 20ГС, 20ГС2, 22ГСРМ к кор-розионно-механическому разрушению (КРН и ВР). Химический состав, механические и коррозионные свойства исследуемых опытных плавок приведен в табл. 7-9.
Таблица 7
Химический состав опытных плавок исследуемых сталей
№ плавки Химический состав, %
С Мп V А1 /г N5 В Мо Б Р
20ГС2 (010 мм - плавки №1-5; 014 мм - плавка №6)
1 0,19 1,13 2,17 0,1 0,53 - - - - 0,040 0,016
2 0,23 1,10 2,30 - - - - - - 0,025 0,015
3 0,21 1,26 1,80 - - - - - - 0,040 0,024
Окончание таблицы 7
№ плавки Химический состав, %
С Мп Б1 V А1 гг № В Мо Б р
20ГС2 (010 мм - плавки №1-5; 014 мм - плавка №6)
4 0,20 1,11 1,18 - - - - - - 0,030 0,021
5 0,20 1,08 1,62 - - - - - - 0,029 0,015
6 0,29 1,10 2,30 - - - - - - 0,025 0,015
20ГС (014 мм)
7 0,23 0,96 0,59 - - 0,13 - - - 0,030 0,040
8 0,23 0,93 0,57 - - 0,23 - - - 0,030 0,040
9 0,23 0,94 0,56 - - - 0,10 - - 0,030 0,040
10 0,24 0,93 0,55 - - - 0,17 - - 0,030 0,040
11 0,23 0,90 0,47 - - - 0,30 - - 0,030 0,040
12 0,24 0,95 0,47 - - - - 0,0027 - 0,030 0,040
13 0,24 1,10 0,47 - - - - 0,0030* 0,50** 0,030 0,040
14 0,21 1,60 1,40 - - - - - - 0,030 0,040
22ГСРМ (014 мм)
15 0,20 1,10 0,80 - - - - 0,0020 0,53 0,030 0,040
16 0,22 1,10 0,82 - - - - 0,0035 0,52 0,030 0,040
Примечание: плавка №
ь 13 - *легированная В; ** легированная Мо
Механические свойства исследуемых сталей
Таблица 8
№ плавки Режим обработки Механические свойства
об, МПа 00,2, МПа 55, %
20ГС2 (010 мм - плавки №1-5; 014 мм - плавка №6)
1 ВТМО 1300 1140 14,6
2 1240 1100 15,0
3 1230 1090 14,7
4 1260 1120 14,5
5 1280 1130 15,2
6 ВТМО + закалка от 1050 О + самоотпуск при 400 О 1210 1094 14,0
20ГС (014 мм)
7 ВТМО 1120 910 12,0
990 840 14,0
8 960 870 12,0
920 830 14,0
9 930 770 13,4
10 1300 940 7,3
11 1150 990 9,0
12 1440 1380 7,2
13 1240* 1020* 10,0*
1120* 840* 9,0*
1030** 880** 11,0**
970** 880** 16,0**
14 ВТМО + закалка от 1050 О + самоотпуск в интервале 350...400 О 1420 1300 13,0
22ГСРМ (014 мм)
15 ВТМО + закалка в интервале 900. 950 О + самоотпуск при 450 О 1030 884 15,0
16 ВТМО + закалка в интервале 900. 950 О + самоотпуск при 400 О 1240 1020 12,0
Примечание: плавка № 13 - *легированная В; ** легированная Мо
123
Изменение химического состава (С, Мп, Б1) в пределах марочного незначительно изменяет чувствительность стали к ВР. Анализ экспериментальных результатов стойкости к ВР опытных плавок стали 20ГС2 (табл. 9) легированных 0,1% V и 0,53% А1 показал, что при уровне растягивающих напряжений = (0,5...0,8)оВ легирование V способствует незначительному увеличению времени до разрушения, в то время как добавка А1 вдвое уменьшает стойкость стали к ВР. При меньшем уровне растягивающих напряжений чувствительность стали 20ГС2 к ВР не менялась. Следует отметить, что сталь, легированная А1 имела максимальное по сравнению с другими, содержание Мп (1,26%), Б (0,040%) и Р (0,024%), что могло сказаться на полученных результатах исследования.
Таблица 9
Стойкость исследуемых сталей к коррозионно-механическому
разрушению
№ плавки Стойкость против ВР (час) при рабочих напряжениях (сэ) МПа Стойкость против КРН (час) при рабочих напряжениях(сэ) МПа
800 750 640 620 510 500 450 867 725 618
20ГС2 (010 мм - плавки №1-5; 014 мм - плавка №6)
1 0,87 - 1,43 - - 1,60 - - - -
2 0,95 - 2,13 - - 2,23 - - - -
3 0,50 - 0,83 - - 0,33 - - - -
4 2,0 - 2,40 - - 2,67 - - - -
5 1,50 - 2,17 - - 2,83 - - - -
6 - 2,50 - 2,0 4,0 - - - 12,0 -
20ГС (014 мм)
7 3,08 - 2,33 - 4,58 - 3,50 - - -
1,08 1,33 2,58 3,0
8 3,08 - 3,83 - 2,0 - 3,75 - - -
1,50 1,67 2,67 8,0
9 2,67 - 3,08 - 10,0 - 20,0 - - -
10 1,25 - 1,50 - 2,0 - 2,83 - - -
11 2,33 - 1,75 - 5,50 - 7,67 - - -
12 0,50 - 1,08 - 1,75 - 2,33 - - -
13 16* - 94,0* - 36,0* - 148* - - -
3,17* 3,0* 3,33* 4,38*
30,0** 108** 66,5** 150**
11,0** 1,07** 1,0** 2,0**
14 - 5,5 - 12,0 14 - - 4,0 5,0 5,5
22ГСРМ (014 мм)
15 - 108 - 66,5 - - - - 200 200
16 - 94 - 18 148 - - 215 250 -
Примечание: плавка № 13 - *легированная В; ** легированная Мо
Далее проводили исследование влияния легирования /г, N5, В, Мо а также комплексного легирования В и Мо на механические и коррозионные свойства опытных плавок сталей марок 20ГС, 20ГС2, 22ГСРМ. Различные механические свойства у плавок с одинаковым химическим соста-
124
вом были получены за счет изменения режимов ВТМО. Легирование B в количестве 0,0027% позволяет после ВТМО получить сталь повышенной прочности, обладающую при этом повышенной чувствительностью к ВР.
Анализ экспериментальных результатов (табл. 9) влияния легирования Zr и Nb на коррозионную стойкость стали 20ГС показал, что введение в сталь Zr и Nb в количестве 0,13.0,23% и 0,1.0,3% соответственно способствует незначительному снижению чувствительности стержневой арматуры к ВР. Некоторое (примерно вдвое) повышение сопротивляемости плавки №9 ВР объясняется, очевидно, меньшей прочностью указанной плавки и более высоким значением пластичности (ö5 = 13,4% против 7. 9% у других).
Легирование B в количестве в количестве 0,0030% также практически не влияло на чувствительность стали к ВР, а Mo в количестве 0,50% обеспечило стали 20ГС (плавка №13) высокие значения механических и коррозионных свойств.
Комплексное легирование B (0,52.0,53%) и Mo (0,0020 и 0,0035%) обеспечивает арматуре из стали 22ГСРМ хорошую прокаливаемость при ВТМО, прочность и низкую чувствительность к коррозионно-механическому разрушению.
Выводы
1. Установлено, что низкую чувствительность к коррозионно-механическому разрушению стержневой арматуры, изготовленной из стали 35ГС, обеспечивает следующий химический состав: 1) при КРН -0,28.0,34% C, 0,8.1,2% Mn, 0,6.0,9% Si, и 0,2.0,6% Al; 2) при ВР -0,31% C, 1,03% Mn, 0,76% Si, 0,01% Al и 0,72% Ti. При этом сталь 35ГС должна прокатываться при обычных условиях прокатки, но с принудительным ограничением температуры конца прокатки после ВТМО или закалкой (870-920 0С). Оптимальная температура самоотпуска зависит от количества Al.
2. Для стали 20ГС подвергнутой легированию Zr в количестве 0,0084.0,50% сопротивление КРН достигает максимума при содержании Zr на уровне 0,50%.
3. Исследование комплексного легирования сталей 20ГС, 20ГС2, 22ГСРМ показало, что наибольшую сопротивляемость коррозионно-механическому разрушению показывает сталь 22ГСРМ легированная B (0,52.0,53%) и Mo (0,0020 и 0,0035%).
Полученные результаты могут быть использованы при создании ресурсосберегающих процессов обработки материалов [13-45].
Работа выполнена по проекту №11.6682.2017/8.9.
Список литературы
1. Сергеев Н.Н. Водородное охрупчивание и растрескивание высокопрочной арматурной стали: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.16.01 / Сергеев Николай Николаевич. Тула, 1975. 27 с.
125
2. Влияние водорода на пластические свойства арматурного проката / Е.П. Барадынцева, Н.А. Глазунова, С.В. Стефанович, О.В. Роговцова // Литье и металлургия. 2013. № 3S (72). С. 179-183.
3. Wanhill R.G.H., Barter S.A., Lynch S.P., Gerrard D.R. Chapter 20: Prevention of hydrogen embrittlement in high strength steels, with emphasis on reconditioned aircraft components // Corrosion Fatigue and Environmentally Assisted Cracking in Aging Military Vehicles. RTO-AG-AVT-140, Research and Technology Organisation of NATO, March, 2011. P. 20-1-20-52.
4. Крутикова И.А. Панфилова Л.М., Смирнов Л.А. Анализ влияния различных факторов на замедленное разрушение крепежных соединений конструкций // Вестник МГТУ им. Г. И. Носова. 2012. № 2. С. 68-74.
5. Извольский В.В., Сергеев Н.Н. О влиянии хрома и углерода на комплекс физико-механических свойств и склонность к коррозионному растрескиванию стали 23Х2Г2Т // Известия Тульского государственного университета. Серия Физика. 1998. Вып. 1. С. 137-141.
6. Хонелидзе Д.М., Гвоздев А.Е., Сергеев А.Н., Чуканов А.Н. Влияние химического состава стержневой арматуры на сопротивление водородной стресс-коррозии // VII Международная конференция «Деформация и разрушение материалов и наноматериалов». Москва. 7-10 ноября 2017 г. / Сборник материалов. М.: ИМЕТ РАН, 2017. С. 746-748.
7. Ажогин Ф.Ф. Коррозионное растрескивание и защита высокопрочных сталей. М.: Металлургия, 1974. 256 с.
8. Потак Я.М. Высокопрочные стали. М.: Металлургия, 1972. 208 с.
9. ГОСТ 12004-81. Сталь арматурная. Методы испытаний на растяжение (с Изменениями № 1, 2). М.: Стандартинформ, 2009. 22 с.
10. ГОСТ 9.901.1-89. Единая система защиты от коррозии и старения. Металлы и сплавы. Общие требования к методам испытаний на коррозионное растрескивание. М.: Издательство стандартов, 1993. 21 с.
11. ГОСТ 9.901.4-89. Единая система защиты от коррозии и старения. Металлы и сплавы. Испытания на коррозионное растрескивание образцов при одноосном растяжении. М.: Издательство стандартов, 1993. 7 с.
12. Влияние легирования алюминием на стойкость против коррозионного растрескивания термически упрочненной стержневой арматуры / М.А. Криштал, Б.А. Гусев, Л.Е. Эпштейн, С.Н. Алексеев. // Физико-химическая механика материалов. 1974. Ч. 10. Вып. 1. С. 108-109.
13. Gvozdev A.E. Effect of the stress state on superplasticity of hard-to-deform high-speed powder steel // Металлы. 1994. № 4. P. 127-131.
14. Расчет кластерной структуры расплава, ее влияние на образование наноаморфных твердых фаз и их структурную релаксацию при последующем нагреве / М.Х. Шоршоров, А.Е. Гвоздев, А.В. Афанаскин, Е.А. Гвоздев // Металловедение и термическая обработка металлов. 2002. № 6. С. 12-16.
15. Влияние разнозернистости аустенита на кинетику перлитного превращения в мало- и среднеуглеродистых низколегированных сталях / А.Е. Гвоздев, А.Г. Колмаков, Д. А. Провоторов, И.В. Минаев, Н.Н. Сергеев, И.В. Тихонова // Материаловедение. 2014. № 7. С. 23-26.
16. Grain size effect of austenite on the kinetics of pearlite transformation in low-and medium-carbon low-alloy steels / A.E. Gvozdev, I.V. Minaev, N.N. Sergeev, A.G. Kolmakov, D.A. Provotorov, I.V. Tikhonova // Inorganic Materials: Applied Research. 2015. T. 6. № 1. P. 41-44.
17. Features of softening processes of aluminum, copper, and their alloys under hot deformation // A.E. Gvozdev, D.N. Bogolyubova, N.N. Sergeev, A.G. Kolmakov, D.A. Provotorov, I.V. Tikhonova // Inorganic Materials: Applied Research. 2015. T. 6. № 1. P. 32-40.
18. Role of nucleation in the of first-order phase transformations / A.E. Gvozdev, N.N. Sergeyev, I.V. Minayev, A.G. Kolmakov, I.V. Tikhonova // Inorganic Materials: Applied Research. 2015. T. 6. № 4. P. 283-288.
19. Комплексные задачи теории пластичности: монография / Н.Д. Тутышкин, А.Е. Гвоздев, В.И. Трегубов, Ю.В. Полтавец, Е.М. Селед-кин, А.С. Пустовгар, В.И. Золотухин, Г.М. Журавлев, В.И. Золотухин; 2-е изд. перераб. и доп. Тула: Изд-во ТулГУ, 2015. 408 с.
20. Расчет деформационной повреждаемости в процессах обратного выдавливания металлических изделий / А.Е. Гвоздев, Г.М. Журавлев, А.Г. Колмаков, Д.А. Провоторов, Н.Н. Сергеев // Технология металлов. 2016. № 1. С. 23-32.
21. Синтез и триботехнические свойства композиционного покрытия с матрицей из полиимида (Р-ООО)ФТ и наполнителем из наночастиц дисульфида вольфрама при сухом трении скольжения / А.Д. Бреки, А. Л. Диденко, В.В. Кудрявцев, Е.С. Васильева, О.В. Толочко, А.Г. Колмаков, А.Е. Гвоздев, Д.А. Провоторов, Н.Е. Стариков, Ю.А. Фадин // Материаловедение. 2016. № 4. С. 44-48.
22. Ресурсы деформационной способности различных материалов: учебное пособие / Н.Н. Сергеев, А.Е. Гвоздев, А.Н. Сергеев, А.Д. Бреки, А. А. Калинин, С.Е. Александров, Н.Е. Стариков, О.В. Кузовлева, Д.В. Ма-лий, С.Н. Кутепов, Е.В. Цой, Д.С. Клементьев, Е.Б. Соломатникова. Тула: Изд-во ТулГУ, 2016. 172 с.
23. Разработка прогрессивных технологий получения и обработки металлов, сплавов, порошковых и композиционных наноматериалов: монография / М.Х. Шоршоров, А.Е. Гвоздев, В.И. Золотухин, А.Н. Сергеев, А. А. Калинин, А.Д. Бреки, Н.Н. Сергеев, О.В. Кузовлева, Н.Е. Стариков, Д.В. Малий. Тула: Изд-во ТулГУ, 2016. 235 с.
24. О состоянии предпревращения металлов и сплавов: монография / О.В. Кузовлева, А.Е. Гвоздев, И.В. Тихонова, Н.Н. Сергеев, А.Д. Бреки, Н.Е. Стариков, А.Н. Сергеев, А. А. Калинин, Д.В. Малий, Ю.Е. Титова, С.Е. Александров, Н.А. Крылов. Тула: Изд-во ТулГУ, 2016. 245 с.
25. Особенности структурных и фазовых превращений в титановых заготовках в процессе высокоскоростного пластического деформирования: монография / Н.А. Крылов, М.А. Скотникова, А. Д. Бреки, В.В. Медведева, А.Е. Гвоздев, А.Н. Сергеев, Н.Е. Стариков, Д.А. Провоторов, Н.Н. Сергеев, Д.В. Малий.; под ред. Н.А. Крылова. Тула: Изд-во ТулГУ,
2016. 202 с.
26. Жидкие и консистентные смазочные композиционные материалы, содержащие дисперсные частицы гидросиликатов магния, для узлов трения управляемых систем: монография / А. Д. Бреки, В.В. Медведева, Н.А. Крылов, С.Е. Александров, А.Е. Гвоздев, А.Н. Сергеев, Н.Е. Стариков, Д.А. Провоторов, Н.Н. Сергеев, Д.В. Малий; под ред. А. Д. Бреки. Тула: Изд-во ТулГУ, 2016. 166 с.
27. Распределение температур и структура в зоне термического влияния для стальных листов после лазерной резки / А.Е. Гвоздев, Н.Н. Сергеев, И.В. Минаев, А.Г. Колмаков, И.В. Тихонова, А.Н. Сергеев, Д.А. Провоторов, Д.М. Хонелидзе, Д.В. Малий, И.В. Голышев // Материаловедение. 2016. № 9. С. 3-7.
28. Сопряженные поля в упругих, пластических, сыпучих средах и металлических труднодеформируемых системах: монография / Э.С. Макаров, В.Э. Ульченкова, А.Е. Гвоздев, Н.Н. Сергеев, А.Н. Сергеев; под ред. проф. А.Е. Гвоздева. Тула: Изд-во ТулГУ, 2016. 526 с.
29. Механизмы водородного растрескивания металлов и сплавов, связанные с усилением дислокационной активности / Н.Н. Сергеев, С.Н. Кутепов, А.Е. Гвоздев, Е.В. Агеев // Известия Юго-Западного государственного университета. 2017. Т. 21, № 2(71). С. 32-47.
30. Анализ теоретических представлений о механизмах водородного растрескивания металлов и сплавов / Н.Н. Сергеев, А.Н. Сергеев, С.Н. Кутепов, А.Е. Гвоздев, Е.В. Агеев // Известия Юго-Западного государственного университета. 2017. Т. 21, № 3(72). С. 6-33.
31. Перспективные стали для кожухов доменных агрегатов / Н.Н. Сергеев, А.Е. Гвоздев, А.Н. Сергеев, И.В. Тихонова, С.Н. Кутепов, О.В. Кузовлева, Е. В. Агеев // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2017. Т. 7, № 2(23). С. 615.
32. Принятие решений по статистическим моделям в управлении качеством продукции / Г.М. Журавлев, А.Е. Гвоздев, С.В. Сапожников, С.Н. Кутепов, Е.В. Агеев // Известия Юго-Западного государственного университета. 2017. Т. 21, № 5(74). С. 78-92.
33. Диффузия водорода в сварных соединениях конструкционных сталей / Н.Н. Сергеев, А.Н. Сергеев, С.Н. Кутепов, А.Е. Гвоздев, Е.В. Агеев // Известия Юго-Западного государственного университета.
2017. Т. 21, № 6(75). С. 85-95.
34. Temperature distribution and structure in the heat-affected zone for steel sheets after laser cutting / A.E. Gvozdev, N.N. Sergeyev, I.V. Minayev, I.V. Tikhonova, A.N. Sergeyev, D.M. Khonelidze, D.V. Maliy, I.V. Golyshev, A.G. Kolmakov, D.A. Provotorov // Inorganic Materials: Applied Research. 2017. T. 8. № 1. С. 148-152.
35. Вариант определения максимального пластического упрочнения в инструментальных сталях / Г.М. Журавлев, А.Е. Гвоздев, А.Е. Чеглов, Н.Н. Сергеев, О.М. Губанов // Сталь. 2017. № 6. С. 26-39.
36. On friction of metallic materials with consideration for superplastici-ty phenomenon / A.D. Breki, A.E. Gvozdev, A.G. Kolmakov, N.E. Starikov, D.A. Provotorov, N.N. Sergeyev, D.M. Khonelidze // Inorganic Materials: Applied Research. 2017. Т. 8. № 1. С. 126-129.
37. Synthesis and dry sliding behavior of composite coating with (R-OOO)FT polyimide matrix and tungsten disulfide nanoparticle filler / A.D. Breki, A.L. Didenko, V.V. Kudryavtsev, E.S. Vasilyeva, O.V. Tolochko, A.G. Kolmakov, A.E. Gvozdev, D.A. Provotorov, N.E. Starikov, Yu.A. Fadin // Inorganic Materials: Applied Research. 2017. Т. 8. № 1. С. 32-36.
38. Composite coatings based on A-OOO polyimide and WS2 nanoparti-cles with enhanced dry sliding characteristics / A.D. Breki, A.L. Didenko, V.V. Kudryavtsev, E.S. Vasilyeva, O.V. Tolochko, A.E. Gvozdev, N.N. Sergeyev, D.A. Provotorov, N.E. Starikov, Yu.A. Fadin, A.G. Kolmakov // Inorganic Materials: Applied Research. 2017. Т. 8. № 1. С. 56-59.
39. Maximum plastic strengthening in tool steels / G.M. Zhuravlev,
A.E. Gvozdev, A.E. Cheglov, N.N. Sergeev, O.M. Gubanov // Steel in Translation. 2017. Vol. 47. № 6. P 399-411.
40. Многоуровневый подход к проблеме замедленного разрушения высокопрочных конструкционных сталей под действием водорода /
B.П. Баранов, А.Е. Гвоздев, А.Г. Колмаков, Н.Н. Сергеев, А.Н. Чуканов // Материаловедение. 2017. № 7. С. 11-22.
41. Новые конструкционные материалы: учебное пособие / Н.Е. Стариков, В.К. Зеленко, О.В. Кузовлева, А.Н. Сергеев, В.Ю. Кузовлев, А. А. Калинин, А.В. Маляров; под. общ. ред. проф. А.Е. Гвоздева. Тула: Изд-во ТулГУ, 2017. 296 с.
42. Материаловедение: учебник для вузов / Н.Н. Сергеев,
A.Е. Гвоздев., В.К. Зеленко, А.Н. Сергеев, О.В. Кузовлева, Н.Е. Стариков,
B.И. Золотухин, А. Д. Бреки; под ред. проф. А.Е. Гвоздева. Изд. 2-е доп. и испр. Тула: Изд-во ТулГУ, 2017. 469 с.
43. Технология металлов и сплавов: учебник / Н.Н. Сергеев, А.Е. Гвоздев, Н.Е. Стариков, В.И. Золотухин, А.Н. Сергеев, А.Д. Бреки, О.В. Кузовлева, Г.М. Журавлёв, Д.А. Провоторов.; Под ред. проф. Н.Н. Сергеева. Тула: Изд-во ТулГУ, 2017. 490 с.
44. Патент на полезную модель 2016122692/28 (166249) Образец для определения когезионной прочности газотермических порошковых покрытий / Н.Н. Сергеев, А.Н. Сергеев, Д.А. Провоторов, Д.М. Хонелидзе,
129
И.В. Тихонова, А.Д. Бреки, И.В. Минаев, О.В. Кузовлева, Д.В. Малий, А. А. Калинин, С.Н. Кутепов, А.Е. Гвоздев, М.В. Ушаков; заявитель и патентообладатель Гвоздев Александр Евгеньевич. № 2016122692/28 заявл. 08.06.16; опубл. 20.11.16, Бюл. № 32.
45. Патент на полезную модель 2016142134 (170385) Образец для определения адгезионной прочности покрытий / Н.Н. Сергеев, А.Н. Сергеев, Д.А. Провоторов, Д.М. Хонелидзе, И.В. Тихонова, А.Д. Бреки, И.В. Минаев, О.В. Кузовлева, Д.В. Малий, А.А. Калинин, С.Н. Кутепов, А.Е. Гвоздев, А.И. Кузнецова, А.В. Казакова, Д.Н. Романенко, Е.Ф. Романенко, В.Э. Лисицина; заявитель и патентообладатель Гвоздев Александр Евгеньевич. № 2016142134 (17385) заявл. 26.10.16; опубл. 24.04.17, Бюл. № 12. 6 с.
Сергеев Николай Николаевич, д-р техн. наук, профессор, technology@,tspu. tula.ru, Россия, Тула, Тульский государственный педагогический университет им. Л.Н. Толстого,
Сергеев Александр Николаевич, д-р пед. наук, профессор, ansergueev@mail. ru, Россия, Тула, Тульский государственный педагогический университет им. Л.Н. Толстого,
Гвоздев Александр Евгеньевич, д-р техн. наук, профессор, gwozdew.alexandr2013@yandex.ru Россия, Тула, Тульский государственный педагогический университет им. Л.Н. Толстого,
Чуканов Александр Николаевич, д-р техн. наук, доцент, alexchukanov@yandex.ru, Россия, Тула, Тульский государственный педагогический университет им. Л.Н. Толстого,
Кутепов Сергей Николаевич, канд. пед. наук., kutepov.sergei@mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный педагогический университет им. Л.Н. Толстого,
Пантюхин Олег Викторович, канд. техн. наук, доцент, olegpantyukhin@mail. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
INVESTIGATION OF THE INFLUENCE OF ALLOYING ON MECHANICAL
AND CORROSION PROPERTIES OF THE REINFORCEMENT ROLLER
N.N. Sergeev, A.N. Sergeev, A.E. Gvozdev, A.N. Chukanov, S.N. Kutepov, O. V. Pantjuhin
The article considers the influence of alloying elements on the sensitivity of reinforcing steels to corrosion-mechanical destruction and their mechanical characteristics. It was found that alloying of thermo-strengthened rebar steel Mo, Bo and Ti leads to a fine-grained structure with finely distributed carbides, stabilizes the substructure, slows down the diffusion of hydrogen and thereby reduces the susceptibility of high-strength rebar to hydrogen cracking.
Key words: alloying, reinforcing steel, stress corrosion cracking, hydrogen cracking.
Sergeev Nikolay Nikolaevich, doctor of technical science, professor, technolo-gy@tspu. tula. ru, Russia, Tula, Tula State Lev Tolstoy Pedagogical University,
Sergeev Aleksandr Nikolaevich, doctor of pedagogical science, professor, ansergueev@mail. ru, Russia, Tula, Tula State Lev Tolstoy Pedagogical University,
Gvozdev Aleksandr Evgen'yevich, doctor of technical science, professor, gwozdew.alexandr2013@yandex.ru, Russia, Tula, Tula State Lev Tolstoy Pedagogical University,
Chukanov Aleksandr Nikolaevich, doctor of engineering science, associate professor, alexchukanov@yandex. ru, Russia, Tula, Tula State Lev Tolstoy Pedagogical University,
Kutepov Sergey Nikolaevich, candidate of pedagogical science, kutepov. sergei@mail. ru, Russia, Tula, Tula State Lev Tolstoy Pedagogical University,
Pantjuhin Oleg Viktorovich, candidate of technical science, docent, olegpantyu-khin@,mail.ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.83
К ВОПРОСУ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МИНИМАЛЬНОГО РАДИУСА КРИВИЗНЫ АРКИ ЗУБА ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО КОЛЕСА С УЧЕТОМ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОГРАНИЧЕНИЙ, ВОЗНИКАЮЩИХ ПРИ ЕГО ЗУБООБРАБОТКЕ
А. А. Маликов, А.В. Сидоркин, С. Л. Рахметов
Разработана математическая модель для определения минимально возможного радиуса кривизны арки зуба цилиндрического колеса. Проанализирован механизм влияния изменения габаритного радиуса обрабатываемой заготовки на радиус кривизны арки ее зуба.
Ключевые слова: шевингование-прикатывание, круговые зубья, зубчатые колеса, инструмент, резцовая головка, радиус кривизны.
Как известно в передачах, оснащенных цилиндрическими колесами с круговыми зубьями (ЦККЗ) уменьшение радиуса кривизны арки зуба способствует повышению их технических и эксплуатационных характеристик. Поэтому формообразование зубьев ЦККЗ с минимальным радиусом кривизны арок является актуальной задачей. Классический случай проре-зания впадины зуборезными резцовыми головками описан в [1], где предложено два метода определения минимального производящего радиуса резцовых головок. Один из которых подробно рассмотрен в [1] и снабжен математическим описанием. Суть его заключается в том, что после обработки впадины заготовки, деление на один зуб осуществляться без отвода
131
