OBRABOTKAMETALLOV Vol. 26 No. 4 2024 183 MATERIAL SCIENCE ния бором наблюдается обратный эффект – пороговая деформация уменьшается. Наличие бора в растворе способствует образованию зерен на границах, что препятствует перестройкам атомов и облегчает миграцию этих зерен. Быстрая динамическая рекристаллизация улучшает пластичность стали и способствует измельчению, что снижает ее хрупкость [17, 18]. Интересно также изучение воздействия напряженно-деформированного состояния на распространение трещин в квазисколах стали, подверженной охрупчиванию из-за наличия водорода. Исследовалась роль водорода в механизме распространения трещин, и было установлено, что путь трещин в квазисколах в охрупченных водородом ферритных и ферритно-перлитных низкоуглеродистых сталях определяется в большей степени характером напряженно-деформированного состояния, чем микроструктурой или кристаллографической ориентацией отдельных зерен [19]. Существуют новые технологии производства стальных поршневых колец, которые предусматривают шлифование поверхности [20] и нанесение износостойких покрытий, например разработанный метод трехслойного упрочнения их поверхности. Этот метод включает в себя карбонитрацию, ионную имплантацию нитрида титана, а затем сульфидирование, что приводит к улучшенной обработке и повышенной износостойкости поршневых колец [21]. Очень эффективным в упрочнении поршневых колец может оказаться метод электроакустического напыления [22]. Получающееся при таком способе нанесения нанокристаллическое покрытие на поверхности металла менее подвержено релаксации, что позволяет в 6…8 раз увеличить ресурс работы детали. Цели исследования: рассмотреть изменения структуры и микроструктуры материала верхнего и нижнего компрессионных поршневых колец вспомогательного судового двигателя HIMSEN 4H21/32, возникающие в результате эксплуатации этих колец в различных условиях и при различных нагрузках; сравнить микронапряжения, возникающие вследствие деформаций поверхностного слоя верхнего и нижнего компрессионных колец, используя металлографические методы и метод рентгеноструктурного анализа. Методика исследований Предметами исследования являются отработавшие срок эксплуатации поршневые компрессионные кольца (верхнее и нижнее) вспомогательного судового двигателя HIMSEN 4H21/32. Существующие методики металлографических исследований и рентгеновской дифрактометрии [14–24] позволяют исследовать напряженное состояние и атомную структуру, микродеформации, а также разброс размеров частиц материала. В настоящем исследовании для изучения микроструктуры компрессионных колец были использованы металлографический и рентгеновские методы. Изменение структуры материала верхнего кольца при износе, вызванном различиями в условиях эксплуатации верхнего и нижнего компрессионных колец, приводит к потере подвижности нижнего кольца. Это означает, что всю тепловую и механическую нагрузку несет горячий резерв верхнего кольца. Анализ изменения структуры материала верхнего и нижнего колец позволит подтвердить различия в динамических и тепловых воздействиях на материал в процессе эксплуатации, что позволит определить технологические параметры для изготовления колец и их специального упрочнения. Образцы для приготовления шлифов с целью определения микроструктуры и фазового состава материала сделаны методом порезки перпендикулярно образующей кольца (рис. 1). Поскольку динамические и тепловые нагрузки равновероятны по всем радиальным направлениям в плоскости кольца, то место пореза особого значения не имеет. При наличии возможного разлома или трещины место пореза должно соседствовать с дефектом. Рис. 1. Схема порезки кольца Fig. 1. Ring cutting pattern
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1