OBRABOTKAMETALLOV Vol. 24 No. 1 2022 7 TECHNOLOGY Введение Аустенитные нержавеющие хромоникелевые стали благодаря наличию повышенных уровней коррозионной стойкости, пластичности, теплостойкости, технологичности и биосовместимости [1–3] широко применяются в нефтегазовой, химической, атомной, пищевой и медицинской отраслях. Для многих ответственных применений особый интерес представляют стали типа 01Х17Н13М3 (аналог AISI 316L), которые сохраняют коррозионную стойкость при механических воздействиях из-за низкой склонности к мартенситному деформационному превращению [4], а также перспективны для использования в водородной энергетике в качестве стойкого к водородному охрупчиванию материала для систем транспортировки и хранения водорода [5]. Дисперсионно-твердеющая сталь типа Х16Н15М3Т1 дополнительно легирована ~1 мас. % титана, который осуществляет радиационно-стимулированное выделение когерентной γʹ-фазы (Ni3Ti) и тем самым кратно повышает стойкость против радиационного (вакансионного) распухания в процессе облучения быстрыми нейтронами при температурах 480…500 °С [6–9]. Поэтому сталь перспективна в качестве не только коррозионно-стойкого, но и радиационно-стойкого материала, работоспособного в присутствии агрессивных сред. Микротвердость поверхности термически неупрочняемой стали AISI 316L может быть повышена ультразвуковыми обработками карбидным сферическим индентором (от 177 до 290 HV) [10] и шариками в вакууме – обработкой SMAT: surface mechanical attrition treatment (от 1,65 до 2,90 ГПа) [11], пескоструйной обработкой (от 1,8 до 3,6 ГПа) [12]. Однако сформированные при ударных упрочняющих обработках поверхностные слои характеризуются высокой шероховатостью Ra = 1,0…2,5 мкм [11, 12]. Значительно более эффективное упрочнение поверхности стали 03Х16Н14М3Т1 (от 270 до 580…720 HV 0,025) достигнуто фрикционной обработкой скользящим индентором из синтетического алмаза в среде аргона [13]. Такая обработка аустенитных хромоникелевых сталей может также обеспечить высокое качество формируемой поверхности с низкой шероховатостью [14, 15]. Скользящее выглаживание сталей позволяет минимизировать шероховатость и упрочнить поверхностный слой. Формируемые при выглаживании качество поверхности и прочностные характеристики поверхностного слоя определяются скоростью, подачей и силой выглаживания, размером пятна контакта и кратностью нагружения [16–23]. В работе [16] показана возможность управления сглаживанием и упрочнением поверхностного слоя на основе оценки интегрального параметра кратности нагружения материала в процессе выглаживания. При рассмотрении алмазного выглаживания нержавеющей стали PH17-4 подача определена наиболее значимым параметром, влияющим на шероховатость и твердость поверхности [17]. В условиях сухого шарикового выглаживания наилучшее сглаживание шероховатости точеной поверхности стали 41Cr4 обеспечила малая подача 0,05 мм/об, в отличие от подач 0,075 мм/об и 0,1 мм/об [18]. Напротив, в работе [19] при исследовании шарикового выглаживания стали AISI 1045 установлено, что наибольшее влияние как на шероховатость, так и на твердость поверхности оказывает сила выглаживания. Нормальная сила является также параметром, определяющим высокий уровень сжимающих остаточных напряжений (–1100 МПа), формируемых шариковым выглаживанием на поверхности мартенситной нержавеющей стали 15-5PH [20]. Величина глубины внедрения сферического индентора (определяемая нормальной силой, микротвердостью и шероховатостью обрабатываемой поверхности), при которой достигается полное сглаживание исходной шероховатости, в работе [21] предложена в качестве критерия обеспечения минимальной шероховатости при выглаживании закаленных сталей и названа устойчивым индентированием. Повышение нормальной силы и размера пятна контакта, а также уменьшение подачи для увеличения кратности нагружения и упрочнения обрабатываемого материала может вызвать микроразрушения обрабатываемой поверхности. В связи с этим при алмазном выглаживании возникает проблема точного назначения нормальной силы при заданной подаче. Maximov J.T. и др. в работе [22] отметили отсутствие в литературе данных о перспективах обработки выглаживанием скользящим
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1