Еще один шаг к вечным деталям
Несколько дней назад стало известно, что российские ученые смогли создать методику упрочнения металлов, при использовании которой износ деталей уменьшается до доселе невиданных значений. Утверждается, что обработанная таким способом деталь может служить до десяти раз дольше, а интенсивность износа уменьшается до ста раз. В основе методики лежат наработки, известные в течение нескольких десятилетий.Существующие методики, целью которых является упрочнение металлических деталей, базируются на термическом и химическом воздействии. Общее название этих технологий – химико-термическая обработка (ХТО). Суть такой обработки, вне зависимости от обрабатываемого металла или применяемых в обработке реактивов, заключается в выдерживании нагретой металлической детали в химически активной среде. В результате воздействия температуры и среды поверхность детали преобразуется т.н. диффузионный слой, который имеет физический, химические и механические свойства, отличные от свойств исходного металла. Самые известные способы ХТО – цементация (насыщение поверхностного слоя углеродом), азотирование (насыщение азотом), хромирование и силицирование (насыщение кремнием). В теории, химико-термическая обработка, при правильном подборе реактивов и условий воздействия, может придать металлу значительно большую прочность, чем без нее. Однако подобрать обрабатывающую смесь или среду обработки не так легко.
В течение последних лет ученые МГТУ им. Баумана, Института машиноведения им. Благонравова и Всероссийского института авиационных материалов (ВИАМ) занимались поиском новой обрабатывающей смеси. В результате исследований наиболее перспективным методом упрочнения поверхности деталей, пригодным для дальнейшего развития, было признано азотирование. Именно на базе азотирующих составов и велись поиски новой смеси. Во время работ по поиску новой технологии, кроме прочего, выяснилось, что помимо новой химической смеси для значительного повышения уровня упрочнения требуется и новая технология термической обработки. Итогом всех исследований стала технологическая документация, касающаяся азотирования новой смесью в аммиачной атмосфере при ионно-плазменном воздействии на обрабатываемую деталь.
Еще одним результатом работ стал отчет об испытаниях деталей, обработанных по новой технологии. По словам одного из участников проекта В. Ступникова (сотрудник ВИАМ), азотированная по-новому стальная деталь (марка стали 38Х2МЮА – одна из наиболее популярных) провела три месяца в испытательной машине, предназначенной для испытаний на истирание. После столь длительного воздействия не было обнаружено никаких изменений в ее размерах. Если они и были, то имеющаяся аппаратура просто не в состоянии их зафиксировать. Именно из результатов испытаний на истирание и были сделаны выводы о возможном увеличении срока службы деталей. В то же время, новая методика не является панацеей. Под воздействием обрабатывающей смеси и температурного режима изменяются только поверхностные 25-30 нанометров стальной детали. Иными словами, даже небольшой скол приведет к потере почти всех свойств: износ детали будет идти неравномерно, что может даже уменьшить срок ее службы.
Тем не менее, и при таких эксплуатационных условиях новый метод химико-термической обработки является перспективным и многообещающим. В пользу этого факта, среди прочего, говорит и то, что в настоящее время новая методика ХТО разрабатывается несколькими научными организациями со всего мира. Кроме того, имеются некоторые успехи в этой области. В то же время, пока никто не смог добиться таких результатов, которые достигли российские ученые.
Другая одна неприятная особенность новой технологии – стоимость производственной линии. Пока она банально не по карману большинству производств. Однако разработчики нового способа упрочнения металлов надеются, что он заинтересует крупные металлургические компании. Практическое применение новой методики может начаться в ближайшие несколько лет. За это время ее разработчики намереваются в очередной раз проверить состояние технологии и перспективы в качестве основы для еще более совершенных методов укрепления металлов. Кроме того, в ближайшее время часть документов и готовые образцы будут отправлены в профильные научные организации, которые проведут независимую проверку. По результатам этих работ можно будет гораздо увереннее говорить о коммерческом потенциале технологии.
Тем временем российское министерство образования и науки, а также ряд негосударственных фондов не сомневаются в будущем новой технологии. Участвующие в проекте институты получили целевое финансирование в размере порядка 250 миллионов рублей. Очевидно, эти деньги не пропали даром и дали результат. Остается только дождаться выводов сторонних экспертиз.
По материалам сайтов:
http://izvestia.ru/
http://vpk.name/
http://naukaspb.ru/
Информация