ОСОБЕННОСТИ РАЗРУШЕНИЯ МЕТИЗОВ ИЗ СТАЛИ 30ХГСА

Исследованы причины разрушения крепежных изделий из стали 30ХГСА. Установлено, что в случае разрушения болтов в пакете, соединяющем элементы шпангоута, повреждение болтов является следствием фреттинг-коррозии вследствие взаимного трения болтов и элементов обшивки, пояса и ленты. Фреттинг-коррозия развивается в местах повреждения кадмиевого покрытия болтов в процессе трения. Возникновению разрушения в поясе, обшивке и ленте способствует приработка поверхности отверстий, наличие на ней коррозионных повреждений (фреттинг-коррозия), от которых развивается межзеренное разрушение, наибольшее в обшивке и ленте. Причина разрушения — конструктивно-технологические факторы: наличие повышенных напряжений в исследуемом пакете, микроперемещения сопрягаемых деталей, нарушение кадмиевого покрытия, недостаточная противокоррозионная защита и воздействие внешней среды. Разрушение самоконтрящихся гаек из стали 30ХГСА с антикоррозионным кадмиевым покрытием, использованных при сборке вспомогательного газотурбинного двигателя, вызвано их значительным перегревом — воздействием расплавленного покрытия на поверхность нагруженных гаек и проникновением жидкого металла в основной материал по границам зерен. Применение кадмиевого покрытия для работы стальных деталей при температуре, превышающей (даже кратковременно) температуру плавления Cd (T_пл = = 320,9 °C), в условиях контакта с напряженным металлом вследствие эффекта Ребиндера приводит к резкой потере прочности и преждевременному разрушению детали. Исследовали разрушение оцинкованных болтов из стали 30ХГСА в процессе проведения повторно-статических испытаний. Установлено, что зарождению усталостного многоочагового разрушения способствовало несколько факторов: наличие грубых рисок; пескоструйная обработка, проводимая перед цинкованием с применением крупных фракций песка, вмятины от которых способствовали преждевременному зарождению трещин; участки с наплывами, полученными при нанесении покрытия, с неплотным соединением слоя. Наличие в одном из болтов наряду с усталостными бороздками большого количества ямок свидетельствует о работе материала при высокой нагрузке. Исследования проводили методом оптической и растровой электронной микроскопии с применением рентгеноспектрального микроанализа.

1. Мубояджян С. А., Коннова В. И., Горлов Д. С., Александров Д. А. Исследование фреттингостойкости стали ЭП866Ш / Труды ВИАМ: Электрон. науч.-технич. журн. 2015. № 7. Ст.01. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения 24.11.2016). DOI: 10.18577/2307-6046-2015-0-7-1-1.

2. Григоренко В. Б., Орлов М. Р., Морозова Л. В., Журавлева П. Л. Исследование статического разрушения болтов из стали 30ХГСА в условиях эксплуатации / Авиационные материалы и технологии. 2014. № S4. С. 125 – 135. DOI: 10.18577/2071-9140-2014-0-s4-125-135.

3. История авиационного материаловедения. ВИАМ — 80 лет: годы и люди / Под общ. ред. Е. Н. Каблова. — М.: ВИАМ, 2012. – 520 с.

4. Каблов Е. Н. Материалы и технологии ВИАМ для «Авиадвигателя» / ИБ «Пермские авиационные двигатели». 2014. № S. С. 43 – 47.

5. Каблов Е. Н. Инновационные разработки ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ по реализации «Стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года» / Авиационные материалы и технологии. 2015. № 1. С. 3 – 33. DOI: 10.18577/2071-9140-2015-0-1-3-33.

6. Стали и сплавы. Марочник: Справ. изд. / В. Г. Сорокин и др. / Научн. ред. В. Г. Сорокин, М. А. Гервасьев. — М.: «Интермет Инжиниринг», 2001. — 608 с.

7. Kobayashi J., Ina D., Yoshikawa N., Sugimoto K. Effects of the addition of Cr, Mo and Ni on the microstructure and retained austenite characteristics of 0.2% C-Si-Mn-Nb ultrahighstrength TRIP-aided bainitic ferrite steels / ISIJ International. 2012. Vol. 52. N 10. P. 1894 – 1901.

8. Самойлович Ю. А. Повышение прочности железнодорожных рельсов путем изотермической закалки на нижний бейнит / Металлург. 2012. № 10. С. 70 – 76.

9. Нестерова Е. В., Золоторевский Н. Ю., Титовец Ю. Ф., Хлусова Е. И. Наследование разориентаций и модель формирования структуры бейнита в низкоуглеродистых сталях под влиянием деформации аустенита / Вопросы материаловедения. 2011. № 4(68). С. 17 – 26.

10. Орлов М. Р., Оспенникова О. Г., Громов В. И. Развитие механизмов водородной и бейнитной хрупкости конструкционной стали в процессе эксплуатации крупногабаритных конструкций / Авиационные материалы и технологии. 2012. № S. С. 88 – 93.

11. Чабина Е. Б., Алексеев А. А., Филонова Е. В., Лукина Е. А. Применение методов аналитической микроскопии и рентгеноструктурного анализа для исследования структурно-фазового состояния материалов / Труды ВИАМ. Электрон. науч.-технич. журн. 2013. № 5. Ст.06. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения 24.11.2016 г.).

12. Орлов М. Р., Григоренко В. Б., Морозова Л. В., Наприенко С. А. Исследование эксплуатационных разрушений подшипников методами оптической, растровой электронной микроскопии и рентгеноспектрального микроанализа / Труды ВИАМ. Электрон. науч.-техн. журн. 2016. № 1. Ст.09 URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения 24.11.2016). DOI: 10.18577/2307-6046-0-1-62-79.

13. Жегина И. П., Котельникова Л. В., Григоренко В. Б., Зимина З. Н. Особенности разрушения деформируемых никелевых сплавов и сталей / Авиационные материалы и технологии. 2012. № S. С. 455 – 465.

14. Орлов М. Р., Оспенникова О. Г., Громов В. И. Замедленное разрушение стали 38ХН3МА в процессе длительной эксплуатации / Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана. Сер. «Машиностроение». 2011. Специальный выпуск «Перспективные конструкционные материалы и технологии». С. 5 – 10.

15. Орлов М. Р. Фундаментально-ориентированные исследования, квалификация материалов. Неразрушающий контроль / Авиационные материалы и технологии. 2012. № S. С. 387 – 393.

16. Турченков В. А., Баранов Д. Е., Гагарин М. В., Шишкин М. Д. Методический подход к проведению экспертизы материалов / Авиационные материалы и технологии. 2012. № 1. С. 47 – 53.