limЛитье и металлургияLitiyo i Metallurgiya (FOUNDRY PRODUCTION AND METALLURGY)1683-60652414-0406BNTU10.21122/1683-6065-2024-4-68-75lim-3742Research ArticleМатериаловедениеScience of materialsВлияние величины зерна проката экономнолегированной стали 21ХГНМБА на качество изготовления зубчатых колесInfluence of the grain size of rolled sparingly alloyed steel on the quality of manufacture of gearsРуденкоС. П.RudenkoS. P.sprud.47@mail.ruВалькоА. Л.Val’koA. L.СандомирскийС. Г.SandomirskiS. G.Объединенный институт машиностроения НАН БеларусиБеларусьJoint Institute of Mechanical Engineering of the National Academy of Sciences of BelarusBelarus202418122024046875Copyright © Руденко С.П., Валько А.Л., Сандомирский С.Г., 20252025Руденко С.П., Валько А.Л., Сандомирский С.Г.Rudenko S.P., Val’ko A.L., Sandomirski 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/3742

A rational set of mechanical properties and high hardenability of the diffusion layer ensure the use of sparingly alloyed steels for large‑module gears. The technology currently used by metallurgical plants for the production of hot‑rolled carburized steel does not ensure a stable production of a fine‑grained structure in products. The results of studies of rolled samples of sparingly alloyed structural steel 21KhGNMBA, heat‑treated according to different technological schemes are given. It has been established that at the same austenitic grain of the metal, rolled products from two suppliers differ significantly in the size of the actual grain. Coarse‑grained microstructure structure is explained by peculiarities of heat treatment of rolled products with long delayed cooling at incomplete annealing without recrystallization. It was obtained that the initial coarse‑grained structure of rolled products increased the tendency to grain aggregation of products during subsequent high‑temperature treatment, which led to an increase in the hardenability of steel and increased kinematic error of gears made of this rolled product.

экономнолегированная стальгорячекатаный прокатвеличина зернацементуемые зубчатые колесанакопленная погрешность шагаsparingly alloyed steelhot‑rolled steelgrain sizecase‑hardened gearsaccumulated pitch errorReferencesКоновалов, Л. В. Роль и приоритетные направления конструкционной надежности машин при современных тенденциях развития машиностроения / Л. В. Коновалов // Вестник машиностроения. – 1996. – № 11. – С. 14–18.Konovalov L. V. Rol’ i prioritetnye napravleniya konstrukcionnoj nadezhnosti mashin pri sovremennyh tendenciyah razvitiya mashinostroeniya [The role and priority directions of structural reliability of machines in the modern trends in the development of mechanical engineering]. Vestnik mashinostroeniya = Bulletin of Mechanical Engineering, 1996, no. 11. pp. 14–18.Руденко, С. П. Особенности применения экономнолегированных сталей для крупномодульных зубчатых колес / С. П. Руденко, А. Л. Валько // Сталь. – 2018. – № 8. – С. 54–58.Rudenko S. P., Val’ko A. L. Osobennosti primeneniya ekonomnolegirovannyh stalej dlya krupnomodul’nyh zubchatyh koles [Feature of application of the economical steel alloy for largely modular gear wheels]. Stal’ = Steel, 2018, no 8, pp. 54–58.Руденко, С. П. Оценка применимости экономнолегированных сталей для высоконапряженных зубчатых колес / С. П. Руденко, А. Л. Валько, С. Г. Сандомирский // Актуальные вопросы машиноведения: сб. науч. тр. Вып. 7. –Минск: ОИМ НАН Беларуси, 2018. – С. 346–349.Rudenko S. P., Val’ko A. L., Sandomirski S. G. Ocenka primenimosti ekonomnolegirovannyh stalej dlya vysokonapryazhennyh zubchatyh koles [Evaluation of the applicability of economically alloyed steels for high‑stress gears]. Aktual’nye voprosy mashinovedeniya: sb. nauch. tr. = Collection of scientific papers. Minsk, OIM NAN Belarusi Publ., 2018, vol. 7, pp. 346–349.Валько, А. Л. Влияние вакуумной высокотемпературной цементации на величину зерна конструкционных сталей / А. А. Валько, С. П. Руденко, А. Н. Чичин // Актуальные вопросы машиноведения: сб. науч. тр. Вып. 3. – Минск: ОИМ НАН Беларуси, 2014. – С. 343–346.Val’ko A. L., Rudenko S. P., Chichin A. N. Vliyanie vakuumnoj vysokotemperaturnoj cementacii na velichinu zerna konstrukcionnyh stalej [Effect of vacuum high‑temperature carburizing on grain size of structural steels], Aktual’nye voprosy mashinovedeniya: sb. nauch. tr. = Topical issues of mechanical engineering. Collection of scientific papers, Minsk, OIM NAN Belarusi Publ., 2014, vol. 3, pp. 343–346.Руденко, С. П. Технические требования к качеству цементованных слоев зубчатых колес трансмиссий энергонасыщенных машин / С. П. Руденко, А. Л. Валько, Е. И. Мосунов // 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 to the quality of cemented layers of gear wheels of transmissions of energy‑consuming machines]. Avtomobil’naya promyshlennost’= Automotive industry, 2011, no. 9, pp. 33–36.Опыт производства стали марки 4130 с минимальной степенью загрязненности неметаллическими включениями / И. В. Пивцаев [и др.] // Литейное производство и металлургия 2022. Беларусь: тр. 30‑й Междунар. науч.‑техн. конф., 16–18 ноября 2022. – Минск, 2022. – С. 118–126.Pivcaev I. V., Zazyan A. S., Levotchenko O. L., Konovalenko S. V., Bugrimov A.A. Opyt proizvodstva stali marki 4130 s minimal’noj stepen’yu zagryaznennosti nemetallicheskimi vklyucheniyami [Experience of production of 4130 grade steel with minimal degree of contamination by non‑metallic inclusions]. Litejnoe proizvodstvo i metallurgiya 2022. Belarus’: trudy 30‑j Mezhd. nauch.tekhn. konf. = Foundry production and metallurgy 2022. Belarus: Proceedings of the 30th International Scientific and Technical Conf. Minsk, 2022, pp. 118–126.Ковалева, И. А. Разработка мероприятий по оптимизации химического состава в цементуемой марке стали 16MnCrS5 для устранения причин возникновения роста крупных аустенитных зерен / И. А. Ковалева, И. А. Овчинникова, С. В. Стефанович // 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 actions on optimization of chemical composition of carburized steel grade 16MnCrS5 to eliminate the causes of the growth of large austenite grains]. Lit’e i metallurgiya = Foundry production and metallurgy, 2019, no. 1. pp. 49–56.Ходосовская, Н. А. Исследование воздействия ниобия на размер зерна аустенита цементуемых сталей при высокотемпературной термической обработке / Н. А. Ходосовская, И. А. Ковалева // Литейное производство и металлургия 2022. Беларусь: тр. 30‑й Междунар. науч.‑техн. конф., 16–18 ноября 2022. – Минск, 2022. – С. 79–83.Hodosovskaya N.A., Kovaleva I.A. Issledovanie vozdejstviya niobiya na razmer zerna austenita cementcemyh stalej pri vysokotemperaturnoj termicheskoj obrabotke [Investigation of niobium effect on austenite grain size of cement steels during hightemperature heat treatment]. Litejnoe proizvodstvo i metallurgiya 2022. Belarus’: trudy 30‑j Mezhd. nauch.‑tekhn. konf. = Foundry production and metallurgy 2022. Belarus: Proceedings of the 30th International Scientific and Technical Conf. Minsk, 2022, pp. 79–83.Руденко, С. П. Разработка минимально легированной конструкционной стали для крупномодульных зубчатых колес трансмиссий / С. П. Руденко, А. Л. Валько, С. Г. Сандомирский // Механика машин, механизмов и материалов. – 2020. – № 4. – С. 52–59.Rudenko S. P., Val’ko A. L., Sandomirski S. G. Razrabotka minimal’no legirovannoj konstrukcionnoj stali dlya krupnomodul’nyh zubchatyh koles transmissij [Development of minimally alloyed structural steel for toothed gear wheels of transmissions]. Mekhanika mashin, mekhanizmov, materialov = Mechanics of mashins, mechanisms and materials, 2020, no. 4, pp. 52–59.Гольдштейн, М. И. Дисперсионное упрочнение стали / М. И. Гольдштейн, В. М. Фарбер. – М.: Металлургия, 1979. – 208 с.Goldstein M. I., Farber V. M. Dispersionnoe uprochnenie stali [Dispersion hardening of steel]. Moscow, Metallurgiya Publ., 1979, 208 p.Пат. 15273 Респ. Беларусь. МПК С 22 С 38/00 / А. Л. Валько, С. П. Руденко, Е. И. Мосунов, А. И. Михлюк; опубл. 30.12.2011.Val’ko A. L., Rudenko S. P., Mosunov E. I., Mihlyuk A. I. Pat. 15273 Resp. Belarus’. MPK S 23F 1/28, published 30.12.2011.Расчет прокаливаемости конструкционных сталей (H‑Steel): рег. № 846 / С. П. Руденко, О. В. Кузьменков, А. Л. Валько, А. А. Шипко; дата регистр. 12.01.2016.Rudenko S. P., Kuz’menkov O. V., Val’ko A. L., Shipko A.A. Raschet prokalivaemosti konstrukcionnyh stalej (H‑Steel) [Calculation of hardenability of structural steels], reg. № 846; data registr. 12.01.2016.Анализ применения комплексно‑легированных сталей для зубчатых колес карьерных самосвалов / С. П. Руденко [и др.] // Механика машин, механизмов, материалов. – 2018. – № 2. – С. 55–60.Rudenko S. P., Sandomirski S. G., Val’ko A. L., Shishko S.A., Karpovich P. G. Analiz primeneniya kompleksno‑legirovannyh stalej dlya zubchatyh koles kar’ernyh samosvalov [Analysis of application of complex‑alloyed steels for gear wheels of quarry dump trucks]. Mekhanika mashin, mekhanizmov, materialov = Mechanics of mashins, mechanisms and materials, 2018, no. 2, pp. 55–60.

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