Способы снижения склонности стальных резьбовых крепежных элементов к деформационному старению

Abstract

RU: Цель. Поскольку холоднодеформированные болты, как правило, не содержат легирующих элементов, эффективно уменьшающих интенсивность деформационного старения, то протекающие процессы естественного деформационного старения и возможного искусственного деформационного старения могут приводить к снижению сопротивления как вязкому, так и хрупкому разрушению. Основываясь на анализе существующих методов определения склонности к деформационному старению стальных изделий, обоснована целесообразность применения для холоднодеформированных изделий структурного способа для снижения склонности к старению, который также обеспечит повышение комплекса механических характеристик без дополнительного легирования. Методика. В качестве материала для настоящего исследования были выбраны болты М12х1,75х70 класса прочности из стали 20кп. Исследовались структура и механические свойства болтов после различных видов обработок. Результаты. Для стальных изделий, получаемых и эксплуатируемых в холоднодеформированном состоянии, предложен способ, обеспечивающий одновременно повышение комплекса их механических свойств и практический иммунитет к деформационному старению. Научная новизна. Предложен новый способ уменьшения склонности к деформационному старению холоднодеформированных стальных изделий: крепёжных изделий, полученных холодной объёмной штамповкой. Данный способ отличается от известных тем, что если в известном структурном способе определённый (благоприятный) тип дислокационной структуры при заданном деформационном воздействии при эксплуатации обусловлен ранее созданным определённым исходным структурным состоянием, то в предлагаемом способе для стальных изделий, у которых негативное влияние деформационного старения обусловлено дислокационной структурой, сформированной в них технологической активной холодной деформацией, получение благоприятной дислокационной структуры достигается преобразованием исходной структуры за счёт температурных и циклических деформационных воздействий. Практическая значимость. Понимание механизмов структурных изменений и получение количественных закономерностей, описывающих процесс деформационного старения стальных изделий полученных холодной деформацией.

UK: Мета. Оскільки холоднодеформовані болти, як правило, не містять легуючих елементів, ефективно зменшують інтенсивність деформаційного старіння, то протікають процеси природного деформаційного старіння і можливого штучного деформаційного старіння можуть призводити до зниження опору як грузлому, так і крихкому руйнуванню. Грунтуючись на аналізі існуючих методів визначення схильності до деформаційного старе¬нію сталевих виробів, обґрунтовано доцільність застосування для холоднодеформованих виробів структурного способу для зниження схильності до старіння, який також забезпечить підвищення комплексу механічних характеристик без додаткового легування. Методика. Як матеріал для цього дослідження були обрані болти М12х1,75х70 класу міцності зі сталі 20кп. Досліджувалися структура і механічні властивості болтів після різних видів обробок. Результати. Для сталевих виробів, одержуваних і експлуатованих в холоднодеформована стані, запропонований спосіб, що забезпечує одночасно підвищення комплексу їх механічних властивостей і практичний імунітет до деформаційного старіння. Наукова новизна. Запропоновано новий спосіб зменшення схильності до деформаційного старіння холоднодеформованих сталевих виробів: кріпильних виробів, отриманих холодного об'ємного штампуванням. Даний спосіб відрізняється від відомих тим, що якщо в відомому структурному способі певний (сприятливий) тип дислокаційної структури при заданому деформаційному впливі при експлуатації обумовлений раніше створеним певним вихідним структурним станом, то в пропонованому способі для сталевих виробів, у яких негативний вплив деформаційного старіння обумовлене дислокационной структурою, сформованої в них технологічної активної холодної деформацією, отримання сприятливою дислокаційної структури достигалось перетворенням вихідної структури за рахунок температурних і циклічних деформаційних впливів. Практична значимість. Розуміння механізмів структурних змін та отримання кількісних закономірностей, що описують процес деформаційного старіння сталевих виробів отриманих холодної деформацією.

EN: Purpose. Since cold-deformed bolts, as a rule, do not contain alloying elements that effectively reduce the intensity of deformation aging, the ongoing processes of natural deformation aging and possible artificial deformation aging can lead to a decrease in resistance to both viscous and brittle fracture. Based on the analysis of existing methods for determining the propensity to deformation aging of steel products, the expediency of using a structural method for cold-deformed articles to reduce the propensity to aging is justified, which will also ensure an increase in the complex of mechanical characteristics without additional alloying. Methodology. As a material for this study, M12x1.75x70 bolts of strength class of 20kp steel were chosen. The structure and mechanical properties of bolts after various treatments were investigated. Findings. For steel products produced and operated in a cold-deformed state, a method is proposed that simultaneously increases the complex of their mechanical properties and practical immunity to deformation aging. Originality. A new method for reducing the propensity to deformation aging of cold-deformed steel products is proposed: fasteners obtained by cold volume stamping. This method differs from the known ones in that if in a known structural method a certain (favorable) type of dislocation structure for a given deformation effect during operation is due to a previously created certain initial structural state, then in the proposed method for steel products, in which the negative effect of deformation aging is due to a dislocation structure, formed in them by technological active cold deformation, obtaining a favorable dislocation structure up to is transformed by the transformation of the original structure due to temperature and cyclic deformation effects. Practical value. Understanding the mechanisms of structural changes and obtaining quantitative patterns describing the process of deformation aging of steel products obtained by cold deformation.