Структурообразование и оптимизация технологических режимов никотрирования поверхностных слоев трущихся деталей автомобилей

Одной из наиболее актуальных и важных задач современного машиностроения является повышение долговечности трущихся деталей машин. В связи с этим большую роль играют разработка и применение технологий поверхностного упрочнения стальных материалов, которые обеспечивали бы высокие триботехнические показатели ответственных деталей, работающих в жестких условиях изнашивания.

Необходимость разработки и исследования новых технологий поверхностного упрочнения деталей автомобилей обусловлена быстрым развитием в последние годы автомобилестроения, и в частности отраслевого двигателестроения, из-за связанного с этим ужесточения режимов эксплуатации по скоростным и силовым условиям целого ряда ответственных деталей трущихся сопряжений и возрастающих требований к их надежности и ресурсу. С целью увеличения триботехнической долговечности стальных деталей в машиностроении используется большое количество различных материаловедческих способов упрочнения, среди которых важное место занимает химико-термическая обработка.

Для повышения износостойкости и антифрикционности конструкционных сталей в последнее время находят применение низкотемпературные способы химико-термической обработки (НХТО) на основе процесса азотирования. Работа, проведенная ведущими отечественными и зарубежными научными школами в направлении повышения долговечности элементов узлов трения машин, доказала перспективность применения такого низкотемпературного химико-термического способа как никотрирование (газовое насыщение в атмосфере аммиака и эндогаза). Однако в автомобилестроении данный вид НХТО представлен весьма незначительно, что связано с относительно слабой изученностью структуры и свойств никотрированных покрытий применительно сталям, используемым для производства деталей автомобилей.

Изучением низкотемпературной химико-термической обработки, в частности процесса никотрирования, в нашей стране занимался ряд научных школ, и в первую очередь: Ю. М. Лахтина (МАДИ), Б. А. Арзамасова (МВТУ), В. М. Зинченко (НИИТавтопром), В. М. Власова (ТулГУ) и других. За рубежом наиболее видными в данной области являются школы таких ученых, как: Г. Валь (Германия), Т. Белл (Великобритания), Г.-И. Шпис (Германия), Е.Дж. Миттемейер (Нидерланды), Я. Зыськ (Польша) и другие.

Целью работы является повышение триботехнической долговечности трущихся деталей двигателей путем низкотемпературной химико-термической обработки на основе изучения закономерностей структурообразования поверхностных слоев сталей при никотрировании и оптимизации технологических схем их получения. Работа выполнена с целью поиска оптимальных технологических параметров процесса упрочнения и выдачи конкретных рекомендаций по его применению на предварительно отожженных и окисленных улучшаемых конструкционных сталях в автомобильной промышленности.

В работе изучены составы насыщающих никотрирующих сред и, с использованием методов металлографии и дюрометрии, их влияние на геометрические характеристики формирующихся покрытий, их фазовый состав, характеристики макро-, микронапряжений и пористость. Для оценки свойств покрытий, их износостой кости и антифрикционности применяли метод триботехнического анализа. С использованием способа моделирования были разработаны структурные модели макрои микронапряжений в никотрированном слое, а также структурный критерий износостойкости. Оценка ресурса никотрированных покрытий на сталях должна базироваться на знании исходной структуры и технологических свойств карбонитридно-го поверхностного слоя, а также закономерностей их изменения в процессе эксплуатации в различных условиях. Исходя из этого, установление закономерностей структурообразования карбонитридных слоев при никотрировании улучшаемых конструкционных сталей и их повреждаемости в режиме трения скольжения, а также разработка критериальных оценок износостойкости позволяет определить направления совершенствования технологии никотрирования и обеспечить наилучший комплекс технологических и эксплуатационных свойств поверхностных слоев. Полученные модельные обобщения дают возможность обосновать рекомендации по созданию оптимальной технологии никотрирования с учетом реальных условий эксплуатации трущихся деталей автомобилей.

Для управления химическим составом никотрирующих сред разработана система автоматического регулирования, позволяющая изменять азотный потенциал насыщающей среды за счет автоматического изменения состава используемой газовой смеси. Широко применяющиеся в промышленности в настоящее время системы ручного управления химическим составом насыщающих сред малоэффективны в связи с невысокой точностью их работы, связанной с довольно большим временным запаздыванием, и приводят к нестабильным результатам получаемых покрытий.

Работа выполнена по приоритетным направлениям развития науки, технологий и техники РФ «Энергосберегающие технологии, экология и рациональное природопользование, производственные технологии» и была поддержана грантом РФФИ 01.200.307 137 «Разработка и исследование технологий функциональных триботехнических покрытий для узлов трения транспортных средств и экологически чистого оборудования для их реализации» на кафедрах «Физика металлов и материаловедение» и «Автомобили и автомобильное хозяйство» Тульского государственного университета.

Научным консультантом также являлся доктор технических наук, профессор С. А. Головин.

1 Литературный обзор

В современных условиях массового производства автомобилей различного назначения особенно остро стоит проблема повышения качества материалов, используемых для изготовления металлических деталей. В подавляющем большинстве случаев именно по причине выхода их из строя прекращается эксплуатация автомобиля в целом до замены или ремонта вышедшей из строя детали или узла. Обилие подобных фактов негативно влияет на такие важнейшие показатели, как коэффициент выпуска, коэффициент готовности и др., что снижает в целом эффективность эксплуатации подвижного состава и создает значительную нагрузку на ремонтные предприятия и службы.

В связи с вышеизложенным особенно пристальное внимание необходимо обратить на технологии улучшения качества деталей автомобилей в следующих аспектах: износостойкости, антифрикционности, коррозионной стойкости и прочностных свойств. Данные четыре характеристики являются основными факторами, лимитирующими срок службы большинства металлических изделий в узлах, системах и агрегатах автомобилей.

Из анализа литературных источников как научных, так и производственной практики в направлении автомобилестроения следует, что одним из наиболее часто и традиционно применяемых технологий повышения комплекса эксплуатационных свойств широкой номенклатуры стальных деталей являются технологии химико-термической обработки (ХТО) [1,2]. К основным их преимуществам, помимо перечисленных выше, можно отнести следующие:

— относительная дешевизна обработки;

— возможность ее применения в массовом производстве [3];

— технологическая перспективность покрытий.

Последнее свойство ХТО является особенно привлекательным как для ученых, так и для производственников, так как данное направление постоянно развивается и совершенствуется, предлагаются новые способы ХТО, новые режимы и насыщающие среды.

1.1 Мероприятия н технологии в автомобилестроении, применяемые для защиты от коррозии.

Из всех материалов деталей узлов и систем автомобилей, наиболее сильно подверженных влиянию коррозии, можно выделить металлические материалы кузова, системы выхлопа газов, бензобак и другие. Однако, большое количество ответственных деталей узлов трения автомобиля в двигателе, трансмиссии и других важнейших системах в процессе эксплуатации также подвержены сильному коррозионному воздействию и по этой причине существенно ограничен ресурс их работы.

Если с деталями типа кузов более или менее все понятно: здесь применяются специальные стали, покрытия (процессы цинкования, алюминирования, свинцова-ния), то для деталей узлов трения данный вопрос необходимо рассматривать в комплексе с повышением других эксплуатационных свойств, таких как: износостойкость, прочность, антифрикционность. То есть, применяя определенную технологию защитного покрытия с целью повышения коррозионной стойкости, необходимо просчитывать, как она повлияет на другие важнейшие эксплуатационные характеристики детали.

Для целей повышения коррозионной стойкости трущихся поверхностей в агрессивных средах в машиностроении и, в частности, в автомобилестроении традиционно применяют гальванические технологии. В последние годы для тех же целей все чаще находят применение различные способы химико-термической обработки, например азотирование и другие. Процессы газового азотирования характеризуются относительно низкими затратами, сравнительно высокой экологичностью и возможностью обработки деталей практически любого размера и формы. Однако такой метод защиты от коррозии не получил широкого применения. Основные причины этого — низкая эксплуатационная надежность технологии и нестабильность антикоррозионных свойств обрабатываемых деталей от садки к садке [4].

На 16-м коллоквиуме по термической обработке, проходившем в Висбадене, в докладе Кэттмана и Штульмана приведены данные о коррозионной стойкости нитроцементованных проб различного состава. Показано, что после нитроцемента-ции коррозионная стойкость низколегированных и нелегированных сталей повышается, а сталей с высоким содержанием хрома — заметно ухудшается [5]. Примером неэффективности применения обработки поверхностей традиционным азотированием могут послужить плунжерные пары топливных насосов дизельных двигателей. Данный узел — один из элементов, лимитирующих технический ресурс топливной аппаратуры дизельных двигателей. До 25% всех случаев выхода из строя, приходящихся на топливный насос, связано с разрушением плунжерных пар. Практика эксплуатации дизельных двигателей показала, что технический ресурс плунжерных пар составляет примерно половину от планируемого, т. е. 3.4 года вместо 6.8 положенных. Основными причинами низкой надежности плунжерных пар, как показали многочисленные исследования, является их абразивное изнашивание вследствие попадания механических частиц (преимущественно кварца) в сопряжение между плунжером и втулкой, а также коррозионные процессы, происходящие на рабочих поверхностях деталей и приводящие к заклиниванию плунжеров и внезапному прекращению работы насосов. Разрушение поверхности детали с участием абразива и твердых частиц — продуктов изнашивания — сопровождается сложным комплексом физических и химических явлений, в том числе и окислительными процессами, вызванными влиянием окружающей среды [6].

Данный пример, наряду с множеством подобных примеров по неудовлетворению возрастающих потребностей автомобилестроения к коррозионной стойкости деталей, работающих в условиях комплексного ухудшения эксплуатационных параметров, побуждает ряд ученых и организаций решать этот вопрос как с традиционных, так и с принципиально новых позиций. Одним из эффективных путей повышения коррозионной стойкости деталей в автомобилестроении, как уже упоминалось выше, являются термодиффузионные покрытия. Их применение обусловлено рядом преимуществ, среди которых и широкие возможности по изменению химического состава покрытия введением в него различных элементов [7], что, несомненно, позволяет в довольно больших пределах варьировать и свойства создаваемых покрытий. Данное направление упрочнения деталей машин все чаще и чаще находит свое применение в ремонтном хозяйстве автомобильной промышленности. Однако введение данных технологий в производственный цикл по созданию деталей имеет и ряд крупных недостатков: удорожание выпуска деталей, усложнение технологии.

Другое направление повышения коррозионной стойкости и комплекса других эксплуатационных свойств деталей машин заключается в разработке новых способов ХТО. В последние годы вместо нанесения гальванических покрытий все шире используют азотирование, оксиазотирование и карбоксиазотирование. Все они способствуют не только упрочнению поверхности, но и повышению коррозионной стойкости деталей. Процесс антикоррозионного азотирования рекомендуют проводить при 600−750 °С в течение от 15 мин до 2−3 часов. Добавочное окисление азотированного слоя (оксиазотирование) позволяет значительно повысить его коррозионную стойкость. Фирма «Degussa» (Германия) для повышения коррозионной стойкости азотированного слоя предложила до и после жидкого азотирования (теннифер-процесса) проводить оксидирование в расплаве оксидов и нитридов. Этот процесс известен под названием Q-P-Q. Основной его недостаток — использование токсичных солей. Множество сообщений посвящено также процессу «Нитрок», который заключается в газовом азотировании при 550−740 °С в течение 2−4 часов и последующем оксидировании 10−30 секунд в различных средах. Практически во всех работах показано, что в результате оксидирования на поверхности нитридного (карбо-нитридного) слоя образуется оксидная пленка и происходит изменение структуры поверхностной зоны, что вызывает повышение коррозионной стойкости и износостойкости сплавов. В МАДИ разработана промышленная технология оксиазоирова-ния, представляющая собой азотирование в течение нескольких часов при 570 590 °C и последующее окисление при 550 °C в атмосфере перегретого пара. Коррозионная стойкость такого оксинитридного диффузионного слоя более чем на порядок выше коррозионной стойкости гальванических покрытий хромом и цинком, что позволяет в ряде случаев отказаться от этих традиционных методов антикоррозионной защиты. Данная промышленная технология оксиазотирования рекомендуется для поверхностного упрочнения деталей, работающих на изнашивание при малых контактных нагрузках в условиях атмосферной коррозии [8].

Совершенствование метода азотирования и последующего окисления поверхности позволило разработать способ ОИБ (О — кислород, N — азот, 8 — сера), заключающийся в азотировании, окислении и поверхностном комплексном насыщении серой, азотом и углеродом [9]. Для деталей машин этот процесс применяют после термической и полной механической обработки и протекает он (ОКБ (К) — буква «К» обозначает применение данного процесса для обработки конструкционных сталей) в диапазоне температур 500−650 °С в течение 1,5−10 часов. Данная технология позволяет получать диффузионные слои на конструкционных сталях высокой пластичности и коррозионной стойкости. Малоуглеродистые стали, обработанные по методу ОЫЗ, обладают более высокой коррозионной стойкостью, чем после поверхностного легирования другими методами. Слои, полученные по методу (ЖБ, характеризуются также высокой износостойкостью. Процесс 0№(К) находит применение в автомобильной промышленности. В частности, для повышения коррозионной стойкости его используют для шаровых пальцев системы рулевого управления, автомобильных шарниров из сферодизированного чугуна, для зубчатых колес передачи, соединителей электрических изоляторов из чугуна и автоматной стали.

Специалистами «НИИТавтопром» разработан процесс антикоррозионной обработки, отвечающий высоким требованиям и сравнительно недорогой по затратам на оборудование. Основой создания такого процесса стала разработка процессов азотирования в каталитически приготовленных аммиачных печных атмосферах, открывающая новые возможности для низкотемпературной ХТО. Такой метод газового азотирования позволил регулировать не только фазовый состав поверхностного карбонитридного слоя азотируемого металла, но и концентрацию азота в карбонит-риде. Данный новый технологический процесс антикоррозионного азотирования состоит из следующих стадий: 1) — азотирование в печной атмосфере, приготовленной из аммиака, обработанного на специальном катализаторе, при 540−550 °С в течение 4−6 часов- 2) — отпуск 3 часа при 300−320 °С. Полученные после испытаний результаты показали, что коррозионная стойкость образцов, полученных по новому методу, значительно превосходит традиционно применяемые для этих целей гальванические покрытия, азотирование по стандартному режиму и газовое карбонитрирование. Данный процесс антикоррозионного газового азотирования был принят к использованию в термическом подразделении «НИИТавтопрома» и применяется для обработки различных деталей. Стоимость газового азотирования в 3−5 раз ниже, чем нанесение гальванического покрытия [4].

Проблема повышения надежности и ресурса работы автотранспортной техники при эксплуатации в условиях коррозии во многом связана с увеличением контактной выносливости и изгибной усталостной прочности тяжелонагруженных шестерен. Данный вопрос особенно актуален в современных условиях развития автомобильной промышленности, когда важнейшими задачами являются: повышение энергонасыщенности, скоростей, силовых нагрузок при одновременном снижении их материалоемкости и экономии остродефицитных легированных сталей.

Повышение прочностных и вязкостных характеристик является первостепенной задачей увеличения ресурса работы ответственных шестерен и зубчатых колес автотранспортной техники. В процессе эксплуатации зубья шестерен подвергаются:

— изгибу при максимальном однократном нагружении (при резком торможении, приложении максимального крутящего момента);

— изгибу при многократных циклических нагрузках, вследствие чего в основании зуба появляются наибольшие напряжения, и может развиться усталостное разрушение;

— контактным напряжениям на боковых рабочих поверхностях зубьев, приводящим к образованию контактно-усталостного выкрашивания;

— изнашиванию боковых поверхностей зубьев (из-за попадания абразивных частиц, грязи и пыли в зону контакта) либо торцевых (при переключении передач) [10].

В повышении работоспособности зубчатых колес важное место принадлежит совершенствованию ХТО — основной упрочняющей технологии, отдельные виды которой уже давно применяются для данных целей в автопромышленности. Особенно важна эта задача для серийного производства, где из-за большой номенклатуры обрабатываемых деталей требуется применение гибкой технологии, обеспечивающей управление химическим составом, структурой и, как следствие, эксплуатационными свойствами деталей [И].

На Волжском автомобильном заводе, в частности, для поверхностного упрочнения шестерен различных автомобильных агрегатов используют цементацию, нитроцементацию, газовое азотирование. Наибольшее распространение получил процесс газовой нитроцементации, имеющий ряд неоспоримых преимуществ перед цементацией [12], в частности, более низкая температура процесса позволяет снизить деформацию, исключить опасность роста зерна, получить большую прокали-ваемость и закаливаемость насыщенного слоя, более высокое сопротивление усталости [13] и др.

Микроструктура нитроцементованного слоя представляет собой мартенсит со значительным количеством остаточного аустенита (при использовании сталей 20ХГНМ, 19ХГН и АС19ХГН). Увеличение доли остаточного аустенита в поверхностном слое шестерни более чем на 50% не ухудшает, но, наоборот, улучшает прочностные характеристики — сопротивление усталости и долговечность увеличиваются. Твердость ведущей шестерни должна быть несколько выше, чем ведомой. Такое сочетание твердости и микроструктуры обеспечивает высокое качество притирки пары шестерен для получения требуемого пятна контакта и в итоге — бесшумную работу узлов автомобиля.

Для тяжело нагруженных шестерен коробки переключения передач (ICI Ш) и других агрегатов достаточно остро стоит проблема торцового износа и выхода по этой причине из строя большого количества деталей. В данном направлении представляются весьма перспективными разработка и анализ новой геометрии торцовых поверхностей, наилучшим образом отвечающей кинематической связи и условиям силового взаимодействия при переключении передач. Применение этой геометрии позволяет в несколько раз повысить долговечность зубчатых колес на стадии износа нитроцементованного слоя [14]. Значительный эффект достигается также при нитроцементации с высоким азотным потенциалом. Высокая твердость и пластичность нитроцементованного слоя, легированного азотом, препятствует интенсивному образованию белого слоя, что замедляет процесс торцового изнашивания.

Прочностные свойства цементованных и нитроцементованных стальных изделий, обработанных химико-термическими способами по различным режимам на усталость, изгиб, ударную вязкость, прочность и пластичность, в основном зависят от содержания остаточного аустенита, толщины упрочненного слоя и микротвердости сердцевины. Причем содержание остаточного аустенита значительно влияет на сопротивление усталости, ударную вязкость и сопротивление изгибу, а толщина слоя и микротвердость сердцевины — на сопротивление изгибу, прочность и пластичность при кручении [15]. Механические характеристики поверхностной зоны, непосредственно оказывающей влияние на работоспособность изделия, зависят во многом от количества продуктов немартенситного превращения, содержащегося в ней. Так, с увеличением количества троостита наблюдается понижение долговечности зубчатых колес после химико-термической обработки. Контактная и изгибная долговечность шестерен определяется различными факторами: для контактной — это эффективная толщина слоя (имеет оптимальный диапазон значений), содержание остаточного аустенита и микротвердость тонкой поверхностной зоны во впадине зубьев (между двумя последними наблюдается прямая зависимость) — для изгибной — эффективная толщина слоя во впадине зубьев, микротвердость сердцевины (прямая зависимость долговечности) и разность значений микротвердости структурных составляющих в сердцевине зуба.

Исследованиями стальных цементованных и нитроцементованных образцов для деталей шестерен установлена определенная взаимосвязь между строением их поверхности разрушения и ударной вязкостью. Высокой ударной вязкости соответствует получение в упрочненном слое мелкоямочного излома с большим количеством мелкодисперсной карбонитридной фазы и вязкого излома в сердцевине. Снижение ударной вязкости сопровождается появлением разрушения по границам зерен, что вызвано наличием дефектов в поверхностном слое: зоны внутреннего окисления, расположением участков карбидной и карбонитридной фазы по границам зерен, наличием микропор в слое. При резком снижении ударной вязкости наблюдается межзеренное разрушение в поверхностном слое и хрупкое разрушение в сердцевине [16].

Перспективными процессами ХТО, обеспечивающими четкое управление химическим составом [17,18], структурой и свойствами изделий, являются ионная цементация и особенно нитроцементация, которая обеспечивает наиболее высокую работоспособность зубчатых колес, меньшее коробление и время диффузионного насыщения [11,19]. Кроме значительного сокращения времени диффузионного насыщения до 1,5.2,5 часов, эти процессы позволяют изменять форму концентрационных кривых С и N [20], регулировать строение карбидной или карбонитридной зоны, управлять характеристиками диффузионного слоя [21]. Ионная нитроцементация обеспечивает более высокий уровень механических свойств, в частности, более высокие контактную и изгибную прочность в сравнении с газовыми способами ХТО [22, 23].

Известно, что цементация и термообработка, применяемые для упрочнения зубчатых колес, работающих при высоких контактных нагрузках, имеют весьма существенные недостатки: большую поводку и изменение размеров из-за многократной фазовой перекристаллизации. Решением этой и, соответственно, вытекающей из нее проблемы усложнения технологического процесса изготовления деталей может стать комплекс мероприятий по замене традиционных материалов и методов ХТО [24]. В частности, замена традиционно цементуемых сталей на низкоуглеродистые стали (07ХЗГНМ, ЮХЗГНМФТ и др.) приводит к существенному уменьшению деформации деталей при термообработке за счет снижения закалочных напряжений (в связи с этим можно исключить операцию отпуска после закалки). Применение азотирования взамен цементации для данных сталей приводит к значительному увеличению долговечности рабочей поверхности за счет увеличения ее твердости и более плавного распределения ее по глубине эффективной зоны [25].

Проблема повышения надежности и ресурса работы зубчатых колес помимо совершенствования технологии термической и химико-термической обработки их связана с совершенствованием процессов финишной доработки. Это обусловлено тем, что шлифование шестерен после химико-термической обработки приводит к образованию прижогов и трещин, что значительно снижает эксплуатационные характеристики деталей. Уменьшить данные негативные эффекты можно путем опти.

• мизации температуры отпуска, а также его продолжительности, однако полностью в значительной степени избавиться от прижогов и остаточных напряжений на шлифованной поверхности не удается. Поэтому в качестве финишной операции при обработке эвольвентной поверхности зубьев, взамен абразивного шлифования, представляется весьма перспективным применение электроэррозионной обработки [26]. Важно, что количество остаточного аустенита и твердость поверхности зависят от режима электроэррозионной обработки и изменяются в широких пределах. Обработанные после химико-термической обработки зубчатые колеса свидетельствуют о значительном увеличении их долговечности в сравнении с традиционными технологиями, так как электроэррозионное воздействие оказывает существенное влияние на величину контактной усталостной прочности рабочей поверхности зубьев шестерен.

Общие выводы.

1. Установлена кинетика структурообразования карбонитридных слоев и диффузионных зон изучаемых никотрированных улучшаемых среднеуглеродистых качественных конструкционных сталей, подвергнутых специфической предварительной обработке (отпущенных перед финишным шлифованием с последующим окислением). Выявлен характер влияния основных технологических параметров никотрирования: состава насыщающей среды, а также температурно-временных режимов на структуру и свойства никотрированного слоя.

2. Выявлена взаимосвязь уровня азотного потенциала, степени диссоциации аммиака, фазового состава и антикоррозионных характеристик никотрированного покрытия. Найдены рациональное значение азотной концентрации в поверхностном — слое, равное ~8%, и оптимальный интервал температур финишного стабилизирующего отпуска — 300−400 °С, способствующие формированию наиболее коррозионно стойкой структуры никотрированного покрытия".

3. Для всех режимов никотрирования, осуществляемого до температур ~610 °С, время насыщения не должно превышать 6−8 часов из-за сильного охрупчи-вания никотрированного покрытия и неблагоприятного распределения сжимающих остаточных напряжений при его увеличении.

4. Установлено влияние технологических параметров никотрирования на фазовый состав карбонитридного слоя исследуемых сталей. Рациональными режимами для получения фазового состава покрытия с максимальной плотностью дисперсных нитридных частиц (РегИ+РедТ^О-фаз и меньшим содержанием более крупных (РезЫ+Рез (М, С))-фаз являются режимы никотрирования при температуре процесса 580.600 °С, продолжительности насыщения — 6 часов и составе среды с содержанием аммиака 50.70% при концентрации азота на уровне ~8%.

5. Разработана двухконтурная система автоматического регулирования соотношения газов и концентрации азота в никотрирующей атмосфере, в основу которой положено изменение азотного потенциала насыщающей среды за счет автоматического изменения состава используемой газовой смеси.

6. Предложена структурная модель гетерогенного покрытия, соответствующая разрабатываемой технологии НХТО. Данная модель позволяет рассчитывать величину и знак остаточных макронапряжений в карбонитридном слое с учетом структурных и физических характеристик никотрированных покрытий и температуры насыщения.

7. Разработана и предложена расчетная модель, учитывающая размеры, плотность и форму дефектов, а также напряженное состояние материала. Модель дает возможность экспрессного определения удельной плотности трещин в карбонитридном слое, что является необходимым с позиций оценки повреждаемости покрытия при трении, а также рассчитывать реальную прочность карбонитридного слоя в околодефектной зоне.

8. Получен критерий износостойкости карбонитридных слоев, являющийся их материальной характеристикой и позволяющий прогнозировать триботехниче-скую работоспособность для действующих контактных давлений и скоростей скольжения. С учетом критерия разработаны зависимости для определения скорости изнашивания исследуемых покрытий в зависимости от ряда факторов: скоростных и энергетических характеристик процесса взаимодействия, а также геометрических и плотностных характеристик макродефектов карбонитридных слоев.

9. Определено влияние дефектов структуры на триботехнические показатели никотрированных покрытий улучшаемых конструкционных сталей: пористость должна нормироваться уровнем не выше 16%. Наибольшей долговечностью обладает карбонитридный слой, обладающий пористостью 4% и получаемый при никотри-ровании по режиму R=70/30 и т=8 ч. Исходя из условия обеспечения высокой анти-фрикционности, режимы никотрирования с составом среды 50/50 при времени насыщения т=8 ч, обеспечивающие средние показатели долговечности, рекомендуются как более предпочтительные. Доказана триботехническая целесообразность введения операции финишной доработки (оксимолибденирования) никотрированных покрытий и выявлены рациональные режимы ее проведения.

10. Результаты проведенной триботехнической аттестации никотрированных деталей пары «гильза цилиндра — поршневое кольцо» двигателя грузового мотороллера свидетельствуют о значительном увеличении долговечности по критерию износостойкости и улучшении мощностных показателей двигателя в целом, что подтверждено актом внедрения АК «Туламашзавод» от 14.01.2004 г.