CC BY
26
3. Окара А. И. Управление жирно-кислотным составом и потребительскими свойствами растительных масел-смесей путем оптимизации рецептур / А. И. Окара, К. Г. Земляк // Масложировая промышленность. - 2009. - № 2 - С. 810.
Стаття надшшла до редакци 7.04.2015
УДК 622.245.002.4
Шалько А. В., асистент, Чайковський Б. П., завщувач кафедри, доцент, Ярошович I. Г., старший викладач Льв1вський нац10налънийутверситет еетеринарног медицины та бютехнологт
im. С. 3. Гжицъкого, Лъеге Кирил1в В. I., старший наук. сшвроб., Максим1в О. В., асшрант © Ф1зико-мехамчний институт im. Г. В. Карпенка HAH Украгни, Льв1в
ВПЛИВ П0ВЕРХНЕВ01 НАНОСТРУКТУРЫ НА КОНТАКТНУ ВТОМУ
СТАЛ1 65Г
Досл1джено еплие нанокристал1чног структури, сформованог механо1мпульсною обробкою, на контактну етому стал1 65Г. Показано, що контактна довгов1чтстъ стал1 залежитъ eid режим\в оброблення. За оптималъних режим1в, що формуютъ максимальну глибину i мгкротвердгсть зм1цненого поеерхнееого шару, контактна довгов1чтстъ стал1 65Г в indycmpianbHiü олив1 1-50А тдвищуетъся в 1,4-2,1 рази nopieunno 3i шл1фованими зразками теля гартуеання i низъкого eidnycKy.
Ключовг слова: нанокристал1чна структура, механо1мпульсна обробка, контактна в тома, сталь 65Г.
УДК 622.245.002.4
Шалько А. В., ассистент, Чайковский Б. П., заведующий кафедрой, доцент, Ярошович И. Г., старший преподаватель
Львовский национальныйуниверситет ветеринарной медицины и биотехнологий
им. С. 3. Гжицкого, Львов Кырылив В. И., старший научн. сотр. Максымив О. В., аспирант
Физико-механический институт им. Г. В. Карпенко HAH Украины, Львов
ВЛИЯНИЕ ПОВЕРХНОСТНОЙ НАНОСТРУКТУРЫ НА КОНТАКТНУЮ
УСТАЛОСТЬ СТАЛИ 65Г
Исследовано влияние нанокристаллической структуры, сформированной механоимпульсной обработкой, на контактную усталость стали 65Г. Показано, что контактная усталость стали зависит от режимов обработки. При оптимальных режимах, что формируют максимальную глубину и микротвердость упрочненного поверхностного слоя, контактная усталость стали 65Г в индустриальном масле И-50А повышается в 1,4-2,1 раза по сравнению со шлифованными образцами после закалки и низкого отпуска.
Ключевые слова: нанокристаллическая структура, механоимпульсная обработка, контактнаяусталость, сталь 65Г.
© Шалько А. В., Чайковський Б. П., Ярошович I. Г., Кирил1в В. I., Максим1в О. В., 2015
156
UDC 622.245.002.4
Schalko A. B., assistant, Chaikovskyj B. P., Head of Department, associate professor,
Yaroshovych I. G., Senior lecturer
Lviv National University of Veterinary Medicine and Biotechnologies named after S. Z. Gzhytskyj, Lviv, Ukraine Kyryliv V. I., Senior researcher, Maksymiv O. V., Postgraduate student G. B. Karpenko Physico-Mechanical Institute of the NAS of Ukraine, Lviv
THE INFLUENCE OF SURFACE NANOSTRUCTURE ON THE CONTACT
FATIGUE OF 65G STEEL
The influence of nanocrystalline structure formed by mechanical pulse treatment on contact fatigue of 65G steel was researched. It was shown that contact fatigue of the steel depends on parameters of treatment. Using the optimal parameters of treatment which ensure the maximal depth and microhardness of hardened surface layer, the contact fatigue of 65G steel increases in 1,4-2,1 times compared with grinded specimens after quenching and low-temperature tempering.
Key words: nanocrystalline structure, mechanical pulse treatment, contact fatigue, 65G steel.
Одшею i3 важливих експлуатацшних характеристик деталей машин е ix onip контактнш btomI, в тому числ1 за умов роботи у р1зних робочих середовищах. OnipHicTb сталей контактному руйнуванню в значнш Mipi залежить вщ стану поверхневого шару деталей. Сюди входять твердють, величина, знак i характер розподшу залишкових напружень, а також мкрогеометр1я поверхш. Цд фактори посилюють свш вплив за ди корозшно-наводнювальних середовищ. До cnoco6iB, що дозволяють пщвищити контактну довгов1чнють стал1, вщносять xiMiKO-терм1чну, термомехашчну обробку, гартування струмами високо!' частоти (СВЧ), дробеструминне змщнення, алмазне вигладжування, обкатування роликами, дифуз1йн1 покриття та iH. Останн1м часом серйозну увагу матер1алознавц1в привертають нанокристал1чн1 структури (НКС) через ix ун1кальн1 ф1зико-мехашчш властивост1. Найпоширен1шим методом отримання НКС е ¿нтенсивна пластична деформац1я (1ПД). Цим методом отримують як об'емш [1], так i поверхнев1 НКС [2]. Отримання поверхневих НКС е технолог1чно прост1шим i, в1дпов1дно, дешевшим методом. У ф1зико-механ1чному ¿нститут1 НАН УкраУни розроблено технолог1ю отримання поверхневих НКС механо1мпульсною обробкою (МЮ)
Рис. 1. Схема МЮ цилшдричних (a) i плоских (б) поверхонь: 1 - змщнюючий 1нструмент; 2 - оброблювана деталь; 3 - технолопчне середовище
157
Генератором енергп 1ПД пщ час MIO е високошвидюсне тертя. Кшематично технолопя аналопчна шл1фуванню i реал1зуеться на токарних або шл1фувальних верстатах шляхом ix незначно! модершзацп. Замють шл1фувального круга використовують спещальний металевий диск - шструмент, який обертаеться 3Í швидюстю 50-70 м/c, контактуе з оброблюваною поверхнею, що рухаеться 3Í швидкостями 1-5 м/хв. В зону фрикцшного контакту подають pÍ3HÍ техно лопчт середовища (ТС) Вони виконують функцп охолоджувального середовища та джерела р1зних легувальних елементш. Матер1ал поверхневого шару в 30HÍ ФК нагр1ваеться до високих температур (1000-1200 К). Швидюсть деформацп поверхневого шару досягае 10-10 с" .
MIO випдно вщр1зняеться вщ шших метод1в отримання НКС штенсивною пластичною деформащею тим, що кр1м диспергування структури вщбуваються структурно-фазов1 перетворення [5] та насичення приповерхневих mapiB легувальними елементами Í3 ТС [6] та з твердо! фази спещальними змщнювальними шструментами. Це дае можливють додатково впливати на змшу ф1зико-мехашчних та корозшних властивостей приповерхневого шару. В результат! МЮ у приповерхневих шарах утворюються др1бнокристал1чш структури з величиною зерна 12-100 нм, величина мшротвердосп досягае 6-12 ГПа. Ефект змщнення досягають за рахунок 3míhh xímÍ4hoto складу поверхневого шару, диспергування структури до нанокристал1чного стану та структурно-фазових перетворень, зокрема гартування, за рахунок швидк1сного нагр1ву та охолодження.
Метою дано! роботи було вивчення впливу поверхнево! НКС сформовано! МЮ на onipHÍCTb стал1 65Г контактним навантаженням.
Матер1ли i методики. Як вщомо, ефективн1сть поверхневого змщнення (глибина i м1кротверд1сть) залежить в1д вм1сту вуглецю [3]. Вщомо також [7], що марганець позитивно впливае на м1цн1сть стал1 в гарячекатаних виробах, що е важливим для контактно! втоми. Виходячи Í3 цих м!ркувань, матер!алом для дослщжень вибрали сталь 65Г. Така сталь широко використовуеться в с!льськогосподарськ!й техшщ, наприклад, у сошниках с!валок. В поеднанш з поверхневою обробкою, що формуе НКС, вона може розширити д!апазон матер!ал!в для роботи в умовах дй' високих контактних навантажень. Випробування проводили на 10 мм цилшдричних зразках. МЮ проводили шструментом 3Í стал! 40Х з використанням пристрою [8] за р!зних режим!в (див. табл. 1) з використанням в якост! ТС м!нерально! оливи 1-12А ГОСТ 20799-88. Зм!цнен! МЮ зразки пор!внювали 3Í шл!фованими теля гартування i низького в!дпуску (HRC 58-60). Фазовий склад поверхневих mapiB стал! теля змщнювально! обробки вивчали на дифрактометр1-дифрактограф! ДРОН-3 у СиКа-випромшювант (U = 30 кВ, I = 20 мА) з кроком 0,05° та експозиц!ею у точщ 4 с. Обробляли дифрактограми, використовуючи програмне забезпечення Powder Cell [9]. Рентгенограми !дентиф!кували за картотекою JCPDS-ASTM [10]. Випробування на контакту втому виконували на двохроликов1й контактн!й машин! МКВ-К, що обладнана електронним вимикачем для ф!ксац1! контактного втомного руйнування. Вона працюе по принципу фрикцшно! передач! з двома циклами навантаження за один оберт досл1джуваного зразка д1аметром 10 мм, який обертаеться м1ж двома навантажувальними дисками д1аметром 150 мм. Прив1д зд1йснюеться вщ електродвигуна пост1йного струму з регульованим числом оберт1в на зразку вщ 500 до 15000 об/хв. Випробування проводили за частоти обертання 500 об/хв. Як робоче середовище використовували оливу ¿ндустр1альну 1-5 0А ГОСТ 20799-88. Контакте навантаження на досл1джуван1 зразки складало 2,0 ГПа.
158
Результата дослщжень. Досл1джуваш зразки обробляли MIO на токарно-гвинтор1зальному верстав 1К62 за наступними режимами (табл. 1).
Таблиця 1
Режими MIO стал1 65Г
Режим МЮ Швидшсть обертання детал1 м/с Час обробки, с Поперечна подача за вр1зання по л1мбу верстату IK62, мм Д1аметр зразка, мм
до МЮ теля МЮ
1 0,29 15 0,4 10 9,85
2 0,12 8 0,4 10 9,08
3 0,12 15 0,4 10 9,87
4 0,18 15 0,25 10 9,86
5 0,12 15 0,30 10 9,92
6 0,12 8 0,5 10 9,9
В результат! рентгешвських дослщжень встановлено, що у поверхневих шарах зразюв утворюеться ферито-аустештна структура з величиною зерна 16-40 нм. Величина зерна та мшротвердють, а також глибина змщненого шару змшюються и з\пною режим1в оброблення.
Рис. 2. Схема випучування тонкого поверхневого шару i утворення пщповерхневоТ трщини пщ впливом залишкових
напружень стиску [9] Рисунок 3. Мжроструктура (х400)
стал1 65Г шсля MIO У [11] показано, що в умовах дй' високих контактних навантажень тонкий шар матер1алу, пластично деформований попередн1ми навантаженнями, не маючи п1дтримки Í3 зовн1шньо1 сторони, втрачае повздовжню ст1йк1сть i випучуеться (рис. 2). При цьому, м1ж розглядуваним i нижче розм1щеними шарами виникають розтягуюч1 напруження i деформацп, як1 досягають тако! величини, що порушуеться суц1льн1сть матер1алу i утворюеться первинна п1дповерхнева тр1щина, яка розвиваеться у прогресуючий п1тинг. За таких умов навантаження для ефективного опору руйнуванню поверхневий шар повинен мати високу м1кротверд1сть та глибину змщнення. 3i зб1льшенням глибини зростае момент опору змщненого шару згинальним навантаженням, як1 ведуть до випучування.
У табл. 2 наведено величину зерна, мшротвердють та глибину змщнених mapiB за р1зних режим1в оброблення.
Дослщження показали, що onip контактному руйнуванню залежить як в1д твердост1 поверхневого шару, так i його товщини. Зразки, оброблен1 за режимами 2, 3 забезпечують виникнення суц1льно! i piBHOMipHOi за товщиною нанокристал1чно!
159
структуры з тдвищеною мшротвердютю, що досягае Иц=9,6-9,8 ГПа (рис. 3). Щд нею розташовуеться зона вторинного вщпуску, м1кротвердють яко! коливаеться в межах 4,6-5,5 ГПа. Щд змщненим поверхневим шаром мшротвердють поступово наближаеться до вихщного стану матер1алу. Вихвдш шл1фоваш зразки теля гартування i низького вщпуску мають вищий onip контактному руйнуванню як теля MIO за режимами (1, 4-6). За таких режим1в отримують низью глибину та мшротвердють змщненого шару. Пояснюеться це пониженим тиском у 30HÍ ФК та зменшенням часу перебування оброблювано! поверхш в 30HÍ контакту 3Í змщнювальним шструментом за високо! швидкосп обертання зразка. Використання MIO за режим1в № 2, 3 пщвищуе контакту довгов1чтсть стал1 65Г в 1,4-2,1 рази.
Таблиця 2
Змша параметр1в змщненого шару залежно в1д режим1в оброблення
Режим MIO 1 2 3 4 5 6
Величина зерна, нм 32 20 16 23 34 40
Мжротвердкть поверхш, ГПа 8,0 9,6 9,8 8,3 7,9 7,7
Глибина змщнення, мкм 115 152 163 124 108 96
Таблиця 3
Вплив MIO на контактну втому стал1 65Г в олив11ндустр1альн1й I-50A
Режим МЮ 1 2 3 4 5 6 Шл1фован1 зразки
Довгов1чшсть 2,1-105 5,2-106 8-106 5,8-105 2,9-106 1,4-105 3,8-106
зразшв
N-циктв
Висновок. Досл1дження показали, що поверхнева нанокристал1чна структура сформована механо1мпульсною обробкою на стал1 65Г п1двищуе й контактну довгов1чшсть в 1,4-2,1 раза пор1вняно з1 шл1фованими зразками п1сля гартування 1 низького вщпуску.
Лггература
1. Валиев Р. 3., Александров И. В. Наноструктурные материалы, полученные интенсивной пластической деформацией. - М.: Логос, 2000. - 272 е.: ил.
2. Нанокристализация металлических поверхностей методами интенсивной пластической деформации (обзор) / М. А. Васильев, Г. И. Прокопенко, В. С. Филатова // Успехи физ. мет. 2004, т. 5, С. 345-399.
3. Бабей Ю. И. Физические основы импульсного упрочнения стали и чугуна. - Киев: Наук. думка, 1988. - 240 с.
4. Никифорчин Г. М., Кирил1в В. I., Волошин В. А. Ф1зико-мехашчш властивосп при поверхневих нанокристал1чних структур, отриманих високошвидк1сним тертям. Сборник докладов IX Международного научно-технического конгресса термистов и металловедов. Под ред. И М. Неклюдова и В. М. Шулаева. 21-25 апреля 2008. Т. 2. Харьков. Украина. С. 170-177.
5. Максимишин М. Д. Структурно-фазовые изменения при импульсном упрочнении стали и их влияние на работоспособность деталей машин: Автореф. дис. ... канд. техн. наук. - Львов, 1986, - 16 с.
6. Кирил1в В. I. Поверхневе легування сталей при механо1мпульснш обробц1: Автореф. дис. ... канд. техн. наук. - Льв1в, 1997, - 16 с.
7. Гуляев А. П. Металловедение. - М.: Металлургия, 1978. - 647 с.
160
8. А. с. 1199601 СССР, МКИ4 И24И 39/00. Устройство для упрочнения наружных цилиндрических поверхностей деталей / В. И. Кырылив, Т. Н. Каличак, Ю. И. Бабей, Опубл. 23.12.85, Бюл. № 47.
9. Krous W., Nolze G. Powder Cell - A Program for the Representation and Manipulation of Crystal Structures and Calculation of the Resulting X-ray Powder Patterns // J. Appl. Cryst. - 1996. - 29. - P. 301-303.
10. Powder Diffraction File 1973: Search manual alphabetical listing and search section of frequently encountered phases. - Inorganic-Philadelphia, 1974.
11. Пинегин С. В. Контактная прочность и сопротивление качению. - М.: «Машиностроение», 1969. - 243 с.
Стаття надшшла доредакци 20.06.2015
УДК 619:611:636.2.084.
Васерук Н. Я., к. вет. н., доцент, Паска М. 3., д.вет.н., доцент © E-mail: vaseruk-n@ukr.net
Лъегесъкий нащоналънийушеерситет ветеринарноХмедицины та бготехнологШ гмеш С. 3. Ржицького
ВПЛИВ БЮЛОГ1ЧНО АКТИВНИХ РЕЧОВИН НА МШЕРАЛЬНИЙ СКЛАД HHPKOBOÏ ТКАНИНИ БУГАЙЦ1В ПРИ П1ДВИЩЕНОМУ КАДМ1СВОМУ
НАВАНТАЖЕНН1
Зростання техногенного наеантаження на довктля еымагае посттного мотторингу eMicmy еажкых метал1в в органах i тканынах теарын, як фактора якост1 виробленог тваринног продукцИ'. За корекцИг району в1дгод1вельного молодняку мет1онатамы Fe, Сы, Zn, Mn, Co проведено досл1дження мтералъного складу тканыны нырок бугаыцгв. Проведенымы дослгдженнямы остановлено вмгст KadMiwy нырках бугайщв агроф1рмы «Бовш1всъка» буе еыщым на 35,9мкг/кг (36,2 %; Р< 0,001) . Пры додаванш до району металооргамчного премтсу вм\ст кадм1ю зныжуеаеся на 33,2 - 41,1 % (P<0,01 - 0,001), застосуеання в1там1нных т'екцт та тдгод1вля MemioninoM не еплыеалы на еелычыну показныка. BMicm зал1за, Midi, кобальту буе еыщыму нырковт тканыт теарын aгpoфipмы «EoerniecbKa».
Ключов1 слова: нырки, кадмт, мжроелементы, хелаты, Memionin, eimaMinn.
УДК 619:611:636.2.084.
Васерук Н. Я., к. вет. н., доцент, Паска М. 3., д.вет.н., доцент Лъвовскыы нацыональныыуныверсытет ветерынарноы медыцыны и быотехнологыы
ымены C.3. Гжыцького
ВЛИЯНИЕ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ НА МИНЕРАЛЬНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ПОЧЕЧНОЙ ТКАНИ БЫЧКОВ ПРИ ПОВЫШЕННОЙ
КАДМИЕВОЙ НАГРУЗКЕ
Увелыченые техногенной загрузкы на среду требует мониторинга содержания тяжелых металлов в органах и тканях животных, как фактора качества продукции животноводства. При коррекции откормочного молодняка метионатами Fe, Си, Zn, Mn, Co проведено исследование минерального состава ткани почек бычков. Исследованиями установлено, что содержание кадмия в почках бычков агрофирми «Бовшевская» был выше на 35,9мкг/кг (36,2 %; Р<0,001).
© Васерук Н. Я., Паска М. 3., 2015
161
