Актуальной является задача повышения значений показателей ударной вязкости без снижения показателей прочности термоулучшенных конструкционных легированных сталей, при решении которой целесообразно использовать пульсирующий дозвуковой низкочастотный газовый поток, как эффективное, недорогое и экологически чистое средство воздействия на структуру, напряженное состояние и механические свойства металлических изделий [1-6].
Технологически задача решается следующим образом: термоулучшенную (подвергнутую закалке и высокому отпуску по стандартным режимам) конструкционную сталь обрабатывают без нагрева пульсирующим газовым потоком, обладающим скоростью от 25 до 30 м/c, частотой колебаний от 600 до 1000 Гц и переменным звуковым давлением от 80 до 90 дБ до 35 минут. В качестве газа используют воздух.
В ходе процесса обработки пульсирующим газовым потоком (газоимпульсной обработки), с течением времени, механические волны, генерируемые пульсациями газового потока, оказывают существенное воздействие на распределение и подвижность дислокаций в стали, а также влияют на величину остаточных напряжений.
Так, для стали 40Х после закалки и стандартного высокого отпуска при температуре 580° C и такой же термообработки с последующей обработкой пульсирующим газовым потоком в течение 35 мин без нагрева, были получены несколько более высокие, в сравнении со стандартным термоулучшенным состоянием, значения предела прочности и условного предела текучести, при значении относительного удлинения выше более чем на 13 % и ударной вязкости выше на 20 %.
Обработку пульсирующим газовым потоком по приведённым режимам также применяют к готовым термоулучшенным изделиям без дополнительного нагрева.
В качестве высокопрочных материалов, используемых для изготовления деталей транспортных средств, бытовых машин и приборов часто используются среднеуглеродистые легированные конструкционные стали, в том числе сталь 40Х. Перед проводимым исследованием стояла задача повысить надёжность среднеуглеродистых легированных конструкционных сталей в высокопрочном состоянии за счёт повышения значений показателей ударной вязкости и пластичности без снижения показателей прочности.
Поставленная задача была решена следующим образом: среднеуглеродистую легированную конструкционную сталь в высокопрочном состоянии, достигнутом за счет закалки и низкого отпуска по стандартным режимам, помещают в рабочую камеру, где подвергают воздействию при комнатной температуре пульсирующего дозвукового воздушного потока, который обладает частотой колебаний от 550 до 1000 Гц и переменным звуковым давлением от 90 до 100 дБ в течение 30-35 минут.
Для стали 40Х после термической обработки на высокопрочное состояние путём закалки по стандартным режимам и низкого отпуска при температуре 200° C и аналогичных закалки и отпуска с дополнительной обработкой при комнатной температуре пульсирующим дозвуковым воздушным потоком течение 35 минут были получены, в последнем случае, значения показателя ударной вязкости KCU выше более чем на 30 % при несколько более высоких, в сравнении со стандартной термообработкой на высокопрочное состояние значениях предела прочности и условного предела текучести.