Русские ученые сделали ещё один шаг к вечным деталям. Новости материаловедения

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/