ВПЛИВ ДИФУЗІЙНОГО НАВУГЛЕЦЮВАННЯ ПРИПОВЕРХНЕВОГО ШАРУ МЕТАЛУ НА ЗБІЛЬШЕННЯ ВТОМНОЇ ДОВГОВІЧНОСТІ ТИТАНУ ТА ЙОГО СПЛАВІВ

Василь Степанович Труш; Ірина Миколаївна Погрелюк; Олександр Геннадійович Лук’яненко

doi:10.20535/kpisn.2021.3.236275

Т. · № 3 · 2021 гру 15, 2021 статті

ВПЛИВ ДИФУЗІЙНОГО НАВУГЛЕЦЮВАННЯ ПРИПОВЕРХНЕВОГО ШАРУ МЕТАЛУ НА ЗБІЛЬШЕННЯ ВТОМНОЇ ДОВГОВІЧНОСТІ ТИТАНУ ТА ЙОГО СПЛАВІВ

ВТ

Василь Степанович Труш Відповідальний Karpenko Physico-Mechanical Institute of the NAS of Ukraine, Ukraine Україна

ІП

Ірина Миколаївна Погрелюк Karpenko Physico-Mechanical Institute of the NAS of Ukraine, Ukraine Україна

ОЛ

Олександр Геннадійович Лук’яненко Karpenko Physico-Mechanical Institute of the NAS of Ukraine, Ukraine Україна

Опублікованогру 15, 2021

PDF

НВКПІ 3 ТОМ · 3

ТОМ · № 3 · 2021 Переглянути випуск

Анотація

Проблематика. На втомні властивості титану та його сплавів впливає наявність приповерхневого шару, збагаченого вуглецем. Залежно від умов насичення, навуглецьований шар може складатися з карбідної фази та/або дифузійного шару (твердого розчину проникнення вуглецю). Формування лише дифузійного шару без карбідної фази може слугувати засобом підвищення довговічності титану за знакозмінного навантаження. Тому виникає необхідність визначити параметри навуглецьованого шару (рівень поверхневого зміцнення – K і товщина зміцненого шару – l ), які забезпечать підвищення втомних властивостей. Мета дослідження. Встановити вплив дифузійного насичення вуглецем з газового середовища на довговічність титанових сплавів. Методика реалізації. Проведено навуглецювання титанових сплавів у вуглецевмісній газовій суміші. На титанових сплавах сформовано лише твердий розчин проникнення вуглецю з різним рівнем поверхневого зміцнення K і товщиною зміцненого шару l . Проведено втомні випробовування дослідних зразків за чистого й обертового згину. Результати дослідження. Показано вплив рівня поверхневого зміцнення K титану ВТ1-0 на втомну довговічність за малоциклового чистого згину та встановлено його оптимальне значення. Наведено втомну міцність навуглецьованих зразків титанових сплавів ВТ5 й ОТ4-1 за обертового згину з різним рівнем поверхневого зміцнення K . Досліджено дислокаційну структуру сплаву ВТ1-0 у вихідному стані та за оптимального рівня поверхневого зміцнення. Висновки. Встановлено, що за рівня поверхневого зміцнення K =90% та товщини зміцненого шару l =20 мкм зростає втомна довговічність за чистого згину зразків навуглецьованого титану ВТ1-0. З’ясовано, що за рівня поверхневого зміцнення K = 90% зразків зі сплавів ВТ5 й ОТ4-1 підвищується їх втомна міцність за обертового згину. Виявлено, що за оптимального рівня поверхневого зміцнення K = 90% у приповерхневому шарі титану ВТ1-0 формується впорядкована дислокаційна структура.

Ключові слова

#титановий сплав #дифузійне насичення вуглецем #втомна довговічність #втомна міцність #чистий згин #обертовий згин

Посилання

G. Lütjering and J.C. Williams, Titanium, 2nd ed. Berlin, Germany: Springer-Verlag Heidelberg, 2007, 442 p. doi: 10.1007/978- 3-540-73036-1.
V. N. Moiseyev, Titanium Alloys. Russian Aircraft and Aerospace Applications. Boca Raton: Taylor & Francis Group, 2006.
H. Güleryüz, E. Atar, F. Seahjani, and H. Çimenoğlu, “An overview on surface hardening of titanium alloys by diffusion of interstitial atoms,” Diffus. Found., vol. 4, pp. 103–116, 2015, doi: 10.4028/www.scientific.net/df.4.103.
A. B. Kolomenskii, B. A. Kolachev, A. V. Degtyarev, and A. N. Roshchupkin, “Effect of the depth of removal of the gas-saturated layer on repeated static endurance and activity of OT4 and VT6ch titanium alloys,” Soviet Mater. Sci., vol. 27, no. 3, pp. 233–236, 1992. doi: 10.1007/bf00729045.
B. A. Kolachev, A. V. Mal’kov, and V. I. Sedov, “Effect of carbon on structure and plasticity of beta titanium alloys,” Metal Sci. Heat Treatment, vol. 17, no. 3, pp. 226–228, Mar. 1975, doi: 10.1007/bf00663687.
M. V. Diamanti, S. Codeluppi, A. Cordioli, and M. P. Pedeferri, “Effect of thermal oxidation process on fatigue behavior of Ti-4Al-2V alloy,” Surface Coatings Technol., vol. 203, no. 3–4, pp. 199–203, 2008, doi: 10.1080/17458080902769937.
V. M. Fedirko, A. G. Luk’yanenko, I. M. Pohrelyuk, and V. S. Trush, “Increasing the serviceability of products from single-phase titanium alloys by thermochemical treatment,” Mater. Performance Characterization, vol. 6, no. 4, p. 20160071, Sep. 2017, doi: 10.1520/MPC20160071.
T. B. Massalski, H. Okamoto, P. R. Subramanian, and L. Kacprzak, Eds., Binary Alloy Phase Diagrams, 2nd ed., vol. 3. ASM International, 1990.
Е. B. Trostyanskaya et all, New materials in technology: textbook for technical colleges, E. B. Trostyanskaya, B. A. Kolachev, and S. I. Silvestrovich, Eds., Moscow, USSR: Chemistry, 1964.
Methods for mechanical testing of metals. Fatigue Test Methods, GOST 25.502-79, 1986.
Testing of metals; rotating bar bending fatigue test, DIN 50113, 1982.
H. H. Maksymovych, Micromechanical studies of the properties of metals and alloys. Kyiv, Ukraine: Naukova Dumka, 1974.
H. H. Maksymovych, B. M. Savchin, S. M. Kudlak, and E. M.Lyutiy, Micromachines for testing materials for low-cycle fatigue by the pure bending method. Lviv, Ukraine: IPM, 1977.
H. J. Frost, Deformation-Mechanism Maps: The Plasticity and Creep of Metals and Ceramics. Pergamon Press, 1982.

Попередня у випуску ПОРІВНЯЛЬНИЙ АНАЛІЗ МОДЕЛЕЙ ГЛИБОКИХ НЕЙРОННИХ МЕРЕЖ ДЛЯ ПРОГНОЗУВАННЯ ДІАГНОЗУ COVID-19 Наступна у випуску МОДЕЛЮВАННЯ ДИНАМІКИ АВТОНОМНОГО БЕЗПІЛОТНОГО ПІДВОДНОГО АПАРАТА ЗА ПРОСТОГО РУХУ

§ 06 — Пов'язані

Схожі статті в цьому журналі

Пов'язані рецензовані дослідження, опубліковані в цьому журналі.

Усі випуски

МЕТОДИКА ФОРМУВАННЯ ІНФОРМАТИВНОГО ПРОСТОРУ ОЗНАК ТЕХНІЧНИХ ІНДИКАТОРІВ ФІНАНСОВИХ ПРОЦЕСІВ НА ОСНОВІ НЕЙРОМЕРЕЖЕВИХ МОДЕЛЕЙ

Роман Тертичний, Денис Чупрін, Петро Бідюк

Проблематика. Фінансові часові ряди характеризуються нелінійністю, нестаціонарністю та високим рівнем шуму, що суттєво ускладнює їх моделювання та прогнозування.…

#методика формування інформативного простору ознак #технічні індикатори #волатильність Паркінсона #нейронні мережі

10.20535/kpisn.2026.3.359610

МЕТОДИ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ЦІЛІСНОСТІ ОБРОБКИ ТА ПЕРЕДАЧІ ДАНИХ У ПРОМИСЛОВИХ СИСТЕМАХ АВТОМАТИЗАЦІЇ

Ярослав Корпань, Євген Федоров, Ольга Нечипоренко

Проблематика. Сучасні промислові системи контролю характеризуються високим рівнем інтеграції інформаційних і фізичних процесів та використанням розподілених…

#промислові системи автоматизації #SCADA-системи #цілісність даних #кібербезпека ICS

10.20535/kpisn.2026.3.361520

МЕТОДИКА ПАРАМЕТРИЧНОГО СИНТЕЗУ ЗУМ-АФОКАЛЬНИХ СИСТЕМ НА ОСНОВІ НЕРУХОМИХ ВАРІОЛІНЗ

Ігор Г. Чиж

Проблематика Зум-оптичні системи, в яких використовуються механічно нерухомі електрично керовані варіолінзи, не можуть вважатися такими, що мають нерухомі оптичні…

#зум-афокальні системи #головні точки варіолінз #синтез зум-афокальних систем #стабільна афокальність зум-системи

10.20535/kpisn.2026.3.351645

Схожі статті

Anastas A. Romansky, Lyubov I. Karbivska, Volodymyr L. Karbivskyy, Olena Ya. Kuznetsova, Viktor V. Stonis, Arsen P. Soroka, КВАНТОВОМЕХАНІЧНІ РОЗРАХУНКИ АТОМНОЇ СТРУКТУРИ ТА ЕЛЕКТРОННОЇ БУДОВИ КАРБОНАТВМІСНИХ АПАТИТІВ КАЛЬЦІЮ , Наукові вісті КПІ: № 1 (2019)
Олексій Кущев, Олександр Терентьєв, Віктор Варченко, Тетяна Чевичелова, Руслан Костюнік, Олександр Уманський, МЕТОД ПІДВИЩЕННЯ ЗНОСОСТІЙКОСТІ КОМПОЗИЦІЙНОГО ПЛАЗМОВОГО ПОКРИТТЯ НА ОСНОВІ НІКЕЛЬ-ГРАФІТУ ШЛЯХОМ ДОДАВАННЯ МІДНИХ СПЛАВІВ , Наукові вісті КПІ: Том 139 № 2 (2025)
Вадим Романюк, Зсув за одиницями часу в іграх трьох осіб у скінченних і незліченно нескінченних просторах сходинкових функцій, що розв’язуються у чистих стратегіях , Наукові вісті КПІ: Том 138 № 1 (2025)
Ірина Ковінчук, ОДНОСТАДІЙНЕ ТА ПРОСТЕ ДЕКОРУВАННЯ ПЕ ПЛІВОК ГАЛУАЗИТНИМИ НАНОТРУБКАМИ , Наукові вісті КПІ: Том 136 № 1-4 (2023)
Юлія Молчан, Анастасія Зеленська, Олена Янушевська, Тетяна Донцова, ВПЛИВ ТИПУ КАРБОНАТУ НА ТРАНСПОРТНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ КЕРАМІЧНИХ МЕМБРАН НА ОСНОВІ SiC , Наукові вісті КПІ: Том 136 № 1-4 (2023)
Микола Кузін, В'ячеслав Копилов, Олег Кузін, ЗАСТОСУВАННЯ МОДЕЛЕЙ СТРУКТУРИ ПОВЕРХОНЬ ПОДІЛУ В СТАЛЯХ ПІД ЧАС ОТРИМАННЯ ВИРОБІВ ІЗ ЗАДАНИМ ЖИТТЄВИМ ЦИКЛОМ , Наукові вісті КПІ: Том 135 № 1-2 (2022)
Ігор Мороз, Андрій Бомба, МОДЕЛЮВАННЯ ДИФУЗІЙНО-ДРЕЙФОВИХ ПРОЦЕСІВ В ЕЛЕКТРОННО-ДІРКОВІЙ ПЛАЗМІ АКТИВНОЇ ОБЛАСТІ P-I-N-ДІОДІВ В УМОВАХ ПРОНИКАЮЧОЇ В ПЛАЗМУ НВЧ-ХВИЛІ МЕТОДАМИ ТЕОРІЇ ЗБУРЕНЬ , Наукові вісті КПІ: Том 135 № 1-2 (2022)
Дмитро Ремізов, Анатолій Степанчук, Петро Лобода, Тетяна Соловйова, Сергій Завадюк, Використання самофлюсівних сплавів як джерела легувальних елементів під час отримання порошкових виробів конструкційного призначення з низьколегованого заліза , Наукові вісті КПІ: № 4 (2021)
Igor M. Hrechaniuk, Olena V. Khomenko, Gennadii A. Bagliuk, ЗАСТОСУВАННЯ МЕТОДУ ВИБУХОВОГО ЕЛЕКТРОННО-ПРОМЕНЕВОГО ВИПАРОВУВАННЯ-КОНДЕНСАЦІЇ У ВАКУУМІ ДЛЯ ОТРИМАННЯ ТУГОПЛАВКИХ І СКЛАДНОЛЕГОВАНИХ СПЛАВІВ РІЗНОГО ПРИЗНАЧЕННЯ , Наукові вісті КПІ: № 4 (2019)
Світлана Волошко, Андрій Бурмак, Михайло Ворон, Наталія Франчік, Яків Фурманюк, АНІЗОТРОПІЯ МІКРОСТРУКТУРИ ТА ВЛАСТИВОСТЕЙ SLM-СПЛАВУ INCONEL 718 , Наукові вісті КПІ: Том 140 № 3 (2025)

Ви також можете розпочати розширений пошук схожих статей для цієї статті.

[1] G. Lütjering and J.C. Williams, Titanium, 2nd ed. Berlin, Germany: Springer-Verlag Heidelberg, 2007, 442 p. doi: 10.1007/978- 3-540-73036-1.

[2] V. N. Moiseyev, Titanium Alloys. Russian Aircraft and Aerospace Applications. Boca Raton: Taylor & Francis Group, 2006.

[3] H. Güleryüz, E. Atar, F. Seahjani, and H. Çimenoğlu, “An overview on surface hardening of titanium alloys by diffusion of interstitial atoms,” Diffus. Found., vol. 4, pp. 103–116, 2015, doi: 10.4028/www.scientific.net/df.4.103.

[4] A. B. Kolomenskii, B. A. Kolachev, A. V. Degtyarev, and A. N. Roshchupkin, “Effect of the depth of removal of the gas-saturated layer on repeated static endurance and activity of OT4 and VT6ch titanium alloys,” Soviet Mater. Sci., vol. 27, no. 3, pp. 233–236, 1992. doi: 10.1007/bf00729045.

[5] B. A. Kolachev, A. V. Mal’kov, and V. I. Sedov, “Effect of carbon on structure and plasticity of beta titanium alloys,” Metal Sci. Heat Treatment, vol. 17, no. 3, pp. 226–228, Mar. 1975, doi: 10.1007/bf00663687.

[6] M. V. Diamanti, S. Codeluppi, A. Cordioli, and M. P. Pedeferri, “Effect of thermal oxidation process on fatigue behavior of Ti-4Al-2V alloy,” Surface Coatings Technol., vol. 203, no. 3–4, pp. 199–203, 2008, doi: 10.1080/17458080902769937.

[7] V. M. Fedirko, A. G. Luk’yanenko, I. M. Pohrelyuk, and V. S. Trush, “Increasing the serviceability of products from single-phase titanium alloys by thermochemical treatment,” Mater. Performance Characterization, vol. 6, no. 4, p. 20160071, Sep. 2017, doi: 10.1520/MPC20160071.

[8] T. B. Massalski, H. Okamoto, P. R. Subramanian, and L. Kacprzak, Eds., Binary Alloy Phase Diagrams, 2nd ed., vol. 3. ASM International, 1990.

[9] Е. B. Trostyanskaya et all, New materials in technology: textbook for technical colleges, E. B. Trostyanskaya, B. A. Kolachev, and S. I. Silvestrovich, Eds., Moscow, USSR: Chemistry, 1964.

[10] Methods for mechanical testing of metals. Fatigue Test Methods, GOST 25.502-79, 1986.

[11] Testing of metals; rotating bar bending fatigue test, DIN 50113, 1982.

[12] H. H. Maksymovych, Micromechanical studies of the properties of metals and alloys. Kyiv, Ukraine: Naukova Dumka, 1974.

[13] H. H. Maksymovych, B. M. Savchin, S. M. Kudlak, and E. M.Lyutiy, Micromachines for testing materials for low-cycle fatigue by the pure bending method. Lviv, Ukraine: IPM, 1977.

[14] H. J. Frost, Deformation-Mechanism Maps: The Plasticity and Creep of Metals and Ceramics. Pergamon Press, 1982.