limЛитье и металлургияLitiyo i Metallurgiya (FOUNDRY PRODUCTION AND METALLURGY)1683-60652414-0406BNTU10.21122/1683-6065-2020-1-44-49lim-3179Research ArticleМатериаловедениеScience of materialsАнализ применимости стали 20MnCrS5 для зубчатых колес отечественных мобильных машинAnalysis of the applicability of steel 20MnCrS5 for gears of the domestic mobile machinesРуденкоС. П.RudenkoS. P.

г. Минск, ул. Академическая, 12

ВалькоА. Л.ValkoA. I.

г. Минск, ул. Академическая, 12

СандомирскийС. Г.SandomirskiiS. G.

г. Минск, ул. Академическая, 12

sand_work@mail.ruОбъединенный институт машиностроения НАН БеларусиБеларусьJoint Institute of Mechanical Engineering of National Academy of Sciences of BelarusBelarus202007042020014449Copyright © Руденко С.П., Валько А.Л., Сандомирский С.Г., 20202020Руденко С.П., Валько А.Л., Сандомирский С.Г.Rudenko S.P., Valko A.I., Sandomirskii S.G.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://lim.bntu.by/jour/article/view/3179

Проведена оценка применимости для зубчатых колес трансмиссий мобильных машин стали 20MnCrS5, изготавливаемой по европейскому стандарту EN 10084. Проведены экспериментальные исследования и виртуальное моделирование прокаливаемости данной стали по модернизированной методике. Оценка применимости цементуемой стали 20MnCrS5 для зубчатых колес отечественных мобильных машин выполнена по критерию получения по сечению зуба структур с твердостью 32 HRC для сердцевины, 50 HRC – для полупереходной зоны, 61–63 HRC – для диффузионного слоя без учета других физико-механических свойств стали. Установлено, что при содержании легирующих элементов, близком к максимальному пределу, применение данной стали возможно для зубчатых колес с модулем до 10 мм.

Evaluation of applicability of 20MnCrS5 steel for gears of transmissions of mobile machines, manufactured according to European standard EN 10084 was carried out. Experimental and virtual simulation of hardenability of the steel according to the updated method was realized. The assessment of the applicability of 20MnCrS5 case-hardening steel for gears of the domestic mobile machines was made by the criterion of obtaining the cross section of the tooth structures with a hardness 32 HRC for core, 50 HRC for semi-conversion zone, 61–63 HRC for the diffusion layer excluding other physical and mechanical properties of steel.

It is established that at the content of alloying elements close to the maximum limit, the use of this steel is possible for gears with a module up to 10 mm.

конструкционные цементуемые сталипрокаливаемостьрасчет прокаливаемостимодуль зубчатого колесаconstructional case – hardening steelshardenabilityhardenability calculationgear moduleReferencesГольдштейн Я. Е. Низколегированные стали в машиностроении. М.; Свердловск: Машгиз, 1963. 240 с.Gol’dshtejn Ja. E. Nizkolegirovannye stali v mashinostroenii [Low alloy steels in mechanical engineering]. Moscоw–Sverdlovsk, Mashgiz Publ., 1963, 240 p.Grossmann M. Elemants of Hardenability, 98. ASM. Cleveland, 1952.Grossmann M. Elemants of Hardenability, 98, ASM, Cleveland, 1952.Энтин Р. И. Превращения аустенита в стали. М.: Металлургиздат, 1960. 252 с.Entin R. I. Prevrashcheniya austenita v stali [Transformation of austenite into steel]. Moscow, Metallurgizdat Publ., 1960. 252 p.Фрактография прокаливаемости и свойства сплавов / М. П. Браун [и др.]. Киев: Наукова думка, 1966. 312 с.Braun M. P. Fraktografiya prokalivaemosti i svojstva splavov [Fractography of hardenability and properties of alloys]. Kiev, Naukova dumka Publ., 1966. 312 p.Руденко С. П., Валько А. Л., Сандомирский С. Г. Применение стандарта ASTM A255–07 для расчета прокаливаемости сталей, изготавливаемых по ГОСТ 4543-2016 // Механика машин, механизмов и материалов. 2019. № 3. С. 51–57.Rudenko S. P., Val’ko A. L., Sandomirskij S. G. Primenenie standarta ASTM A255–07 dlya raschet prokalivaemosti stalej, izgotavlivaemyh po GOST 4543-2016 [Application of ASTM standard A255–07 for the calculation of hardenability of steels produced according to GOST 4543-2016]. Mehanika mashin, mekhanizmov i materialov = Mechanics of machines mechanisms and materials, 2019, no. 3, pp. 51–57.Компьютерная программа «Расчет прокаливаемости конструкционных сталей (H-Steel)»: Св–во № 846. Респ. Беларусь; правообладатель ОИМ НАН Беларуси. № С20150109; заявл. 03.11.15; опубл. 12.01.16 // Реестр зарегистр. компьютерных программ / Нац. центр интеллектуальной собственности. 2016. 55 с.Rudenko S. P., Val’ko A. L., Shipko A. A. Komp’juternaja programma «Raschet prokalivaemosti konstrukcionnyh stalej (H-Steel)» [The computer (H-Steel)]. Sv. RB, no 846. 55 p.Руденко С. П., Валько А. Л. Контактная усталость зубчатых колес трансмиссий энергонасыщенных машин. Минск: Беларуская навука, 2014. 126 с.Rudenko S. P., Val’ko A. L. Kontaktnaya ustalost’ zubchatyh koles transmissij energonasyshchennyh mashin [Contact fatigue of gears of transmission of high-power machines]. Minsk, Belaruskaya navuka Publ., 2014. 126 p.Руденко С. П., Валько А. Л. Разработка режимов химико-термической обработки зубчатых колес из экономнолегированной стали // Механика машин, механизмов и материалов. 2017. № 2. С. 34–38.Rudenko S. P., Val’ko A. L. Razrabotka rezhimov himiko-termicheskoj obrabotki zubchatyh koles iz jekonomno legirovannoj stali [Working of regimes of chemical heat treatment of tooth gears from economical the steel alloy]. Mehanika mashin, mehanizmov i materialov = Mechanics of machines mechanisms and materials, 2017, no. 2, pp. 34–38.Технология термической обработки стали / Рейнхард Бернст, Зигфрид Бемер и др.; пер. с нем. Б. Е. Левина; под ред. Бернштейна. М.: Металлургия, 1981. 608 с.Bernst R., Bemer Z. i dr. Tekhnologiya termicheskoj obrabotki stali [Steel heat treatment technology]. Moscow, Metallurgiya Publ., 1981. 608 p.Браун М. П. Влияние легирующих элементов на свойства стали. Киев: ГИТЛ УССР, 1962. 192 с.Braun M. P. Vliyanie legiruyushchih elementov na svojstva stali [Effect of alloying elements on steel properties]. Kiev, GITL USSR Publ., 1962. 192 p.Попов А. А., Попова Л. Е. Изотермические и термокинетические диаграммы распада переохлажденного аустенита: справ. термиста. 2-е изд., исправ. и доп. М.: Металлургия. 495 с.Popov A. A., Popova L. E. Izotermicheskie i termokineticheskie diagrammy raspada pereohlazhdennogo austenita [Isothermal and thermokinetic diagrams of supercooled austenite decay]: Spravochnik termista. 2-e izd., isprav. i dop. Moscow, Metallurgija Publ., 495 p.Контроль качества термической обработки стальных полуфабрикатов и деталей: cправ. под общ. ред. В. Д. Кальнера. М.: Машиностроение, 1984. 384 с.Kontrol’ kachestva termicheskoj obrabotki stal’nyh polufabrikatov i detalej [Quality control of heat treatment of steel semi-finished products and parts]: cprav. pod obshch. red. V. D. Kal’nera. Moscow, Mashinostroenie Publ., 1984. 384 p.Сусин А. А. Руденко С. П. Изгибная усталость, структура и субмикроструктура конструкционных химико-термически упрочненных сталей // Докл. НАН Беларуси. 2002. Т. 46. № 2. С. 111114.Susin, A. A., Rudenko S. P. Izgibnaya ustalost’, struktura i submikrostruktura konstrukcion-nyh himiko-termicheski uprochnennyh stalej [Flexural fatigue, structure and the structural submicrostructure of the chemical-thermally toughened steels]. Doklady NAN Belarusi = Proceedings of National Academy of Sciences of Belarus, 2002, vol. 46, no. 2. pp. 111–114.Руденко С. П., Валько А. Л., Мосунов Е. И. Технические требования к качеству цементованных слоев зубчатых колес трансмиссий энергонасыщенных машин // Автомобильная промышленность. 2011. № 9. С. 3336.Rudenko S. P., Val’ko A. L., Mosunov E. I. Tekhnicheskie trebovaniya k kachestvu cementovannyh sloev zubchatyh koles transmissij energonasyshchennyh mashin [Technical requirements for the quality of cemented layers of gears in transmissions of highpower machines]. Avtomobil’naya promyshlennost’= Automotive Industry, 2011, no. 9, pp. 33–36.Руденко С. П., Валько А. Л., Парфенчик В. Н. Влияние содержания серы на анизотропию пластических свойств конструкционных сталей // Сталь. 2018. № 2. С. 46–49.Rudenko S. P., Val’ko A. L., Parfenchik V. N. Vliyanie soderzhaniya sery na anizo-tropiyu plasticheskih svojstv konstrukcionnyh stalej [Influence of sulfur content on anisotropy of plastic properties of structural steels]. Stal’ = Steel, 2018, no 2, pp. 46–49.Ковалева И. А., Овчинникова И. А., Стефанович С. В. Разработка мероприятий по оптимизации химического состава в цементуемой марке стали 16MnCrS5 для устранения причин возникновения роста крупных аустенитных зерен // Литье и металлургия. 2019. № 1. С. 49–56.Kovaleva I. A., Ovchinnikova I. A., Stefanovich S. V. Razrabotka meropriyatij po optimizacii himicheskogo sostava v cementuemoj marke stali 16MnCrS5 dlya ustraneniya prichin vozniknoveniya rosta krupnyh austenitnyh zeren [Development of action on optimization of chemical composition of carburized steel grade 16MnCrS5 to eliminate the causes of growth of large austenite grains]. Lit’e i metallurgiya = Foudry production and metallurgy, 2018, no. 1, pp. 49–56.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.