В Новосибирском государственном техническом университете НЭТИ и Институте гидродинамики СО РАН им. М. А. Лаврентьева разрабатывают состав и структуру дисперсионно-твердеющих сталей, способных длительное время работать в жестких условиях сухого трения.
Аспирант кафедры материаловедения в машиностроении НГТУ НЭТИ Дмитрий Котов занимается поиском состава и структуры мартенситных дисперсионно-твердеющих сталей — особого класса сплавов, упрочняемых за счет мартенситного превращения при закалке и последующего выделения мелкодисперсных частиц вторичных фаз при старении. Высокопрочный сплав позволит заменить инструментальную сталь 5ХНМ, которая в настоящее время используется при производстве изделий, испытывающих в процессе эксплуатации значительные механические нагрузки.
«Цель моей работы заключается в поиске и разработке состава и структуры сталей, которые способны обеспечивать бесперебойную работу в условиях сухого трения и могут заменить используемую сталь 5ХНМ», – рассказал ученый.
По словам Дмитрия Котова, разработка особенно актуальна для производств, связанных с переработкой отходов атомных электростанций, где для фрагментации и последующей утилизации отработавших тепловыделяющих сборок используют установки, элементы которых выполнены из сплава 5ХНМ. В будущем, при возможной замене данной стали на одну из тех, что находятся в разработке, ресурс пары трения можно будет увеличить в несколько раз.
«Оборудование, используемое для фрагментации, нельзя отремонтировать, можно только заменить, поэтому увеличение ресурса является приоритетной задачей», — подчеркнул Дмитрий Котов.
Для изготовления направляющих механизма ученый исследует два перспективных материала, в состав которых, кроме углерода, входят хром, вольфрам, ванадий и другие легирующие элементы. Работать над дисперсионно-твердеющими сталями Дмитрий Котов начал в Конструкторско-технологическом филиале Института гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН. Разработанная там и запатентованная установка сухого трения, имитирующая механизм изнашивания, позволила экспериментально подтвердить, что стойкость исследуемых сталей примерно в 4 раза больше по сравнению со сталью 5ХНМ.
«В планах — проводить структурные и триботехнические исследования, что в дальнейшем позволит создать пробную полноразмерную конструкцию и испытать ее в реально работающей линии переработки отходов», – добавил Дмитрий Котов.
Ученые кафедры материаловедения в машиностроении НГТУ НЭТИ также продолжают изучать механизмы изнашивания деталей машин и конструкций, позволяющие находить эффективные решения для повышения износостойкости материалов. В частности, они проверили, как в условиях ударного воздействия ведут себя дисперсионно-твердеющие стали и сталь Гадфильда – один из материалов триботехнического назначения, специально разработанный для работы в условиях трения и изнашивания.