Page 119 - Zmist-n3-2015-new

Тут розглядають ефективну глибину цементованого шару, за яку приймають су-
марну товщину заевтектоїдної, евтектоїдної і половину перехідної навуглеченої
зон. У зарубіжній практиці її визначають за відстанню від поверхні до прошарку
металу з твердістю HRC 51,5. Нижче досліджено вплив розподілу твердості і вуг-
лецю у зміцненому поверхневому шарі цапф лап на їх контактну довговічність як
характеристику роботоздатності долота.
Методики досліджень. Випробовували зразки – цапфи лап зі сталі 14ХН3МА
зі зміцненим поверхневим шаром, виготовлені за стандартною технологією [3, 5]:
цементація з подальшим гартуванням за різними параметрами і кінцевим меха-
нічним обробленням, що давало можливість змінювати глибину та твердість це-
ментованого шару. Концентрацію вуглецю визначали експрес-аналізатором мо-
делі АН-7529 за стандартною методикою.
Контактну витривалість сталі досліджували на спеціальному стенді [6], що
відтворює умови роботи цапф лап. Випробовували найнавантаженішу бігову до-
ріжку великого роликового підшипника кочення діаметром 63,87 mm, використо-
вуючи серійні тіла кочення, взяті з однієї партії. Стенд забезпечує осьове наван-
таження на секції доліт та обертовий рух шарошок. У зоні контакту між ролика-
ми та біговою доріжкою створювали напруження 5700 MPa, а тіла кочення обер-
–1
талися навколо бігових доріжок за частоти 8,3 s . У зону контакту, імітуючи
вплив промивного і охолоджувального розчинів, подавали проточну технічну
воду. Критерієм довговічності був час до появи першого пітинга. Виконали два
цикли досліджень.
На першому етапі вивчали вплив глибини t зміцненого шару зразків на їхню
контактну довговічність. Твердість HRC поверхонь 59…61, а концентрація вугле-
цю на глибині 0,1…0,25 mm від поверхні становила 0,96…1,0% (табл. 1). З рос-
том глибини шару до 1,6 mm контактна довговічність суттєво підвищується,
однак, на глибині до 2,6 mm вже спостерігали протилежний ефект – витривалість
дещо падала.

Таблиця 1. Розподіл твердості HRC по глибині цементованого шару
та контактна довговічність бігових доріжок зразків
Середня глибина t, mm К-сть зразків 0,2 Твердість HRC по глибині загартованого шару (mm) 2,0 Довго- вічність, h

1,0
1,5
0,4
0,6
1,25
1,75
0,8
0,90 5 59,1 58,1 56,1 52,6 51,2 51,1 48,2 43,8 38,1 0,53
1,10 6 59,1 58,4 57,2 55,0 53,8 51,2 49,1 44,5 39,2 0,97
1,25 4 59,5 58,1 57,2 55,2 54,1 51,5 49,6 43,8 43,0 2,10
1,30 4 59,3 58,6 56,9 55,5 54,2 52,0 49,6 43,8 42,9 2,02
1,46 9 60,0 57,2 55,5 53,5 53,0 52,5 50,5 49,5 48,5 2,95
1,65 10 61,1 60,0 58,2 57,1 56,5 55,0 53,1 52,0 49,6 3,32
1,81 9 60,1 58,8 57,4 56,7 55,5 54,2 53,2 51,3 47,1 2,86
1,91 8 59,3 58,5 57,8 57,1 56,1 55,4 54,1 52,5 44,6 2,42
2,0 8 60,2 59,1 59,0 58,5 58,0 57,0 55,1 53,2 51,5 3,26
2,6 4 60,2 59,3 59,0 58,1 58,0 55,5 55,2 54,2 53,1 3,15

На другому етапі аналізували вплив на контактну довговічність зразків роз-
поділу концентрації вуглецю в цементованому шарі (табл. 2). Максимально по-
зитивного ефекту можна досягти насиченням вуглецем до концентрації на по-
верхні 0,95…1,05%, однак за його вмісту 1,1% вже з’являється протилежна тен-
денція. Екстремум на концентраційній залежності довговічність–концентрація
вуглецю слід, очевидно, пов’язувати з агресивним проявом корозивного середо-

118