Аннотация результатов, полученных в 2024 году
В первом году реализации проекта исследовалось влияние технологии волнового деформационного упрочнения на коррозионную стойкость нескольких марок сталей. Необходимость исследований связана с тем, что на данный момент нет единого мнения о влиянии поверхностного пластического деформирования на коррозионную стойкость. Так, в одних группах работ считается, что наличие в поверхностном слое пластического деформирования в материале приводит к снижению коррозионной стойкости, в других группах работ – к повышению. Существуют примеры, где схожие условия и технологии обработки поверхностей дают противоречивые данные о получаемой коррозионной стойкости. Поэтому при появлении новых способов поверхностного пластического деформирования или совершенствовании уже существующих, необходимо проводить исследование наличия для каждого способа возможностей по обеспечению коррозионной стойкости. На основании анализа результатов научных исследований можно заключить, что формирующиеся в результате пластического деформирования в обрабатываемом материале: измельчение зерна, увеличение твердости на значительной глубине, остаточные напряжения сжатия - оказывают решительное влияние на коррозионную стойкость. Способ поверхностного пластического деформирования - волновое деформационное упрочнения (ВДУ) разработан относительно недавно. При ВДУ волны деформаций, генерируемые в ударной системе боек-волновод за счет формирования мгновенных волновых картин из совокупности взаимодействующих прямых и отраженных от участков с различной акустической жесткостью волн деформации, позволяют формировать в обрабатываемом материале гетерогенно упрочненные области в виде чередующихся твердо-вязких участков. В зависимости от режимов ВДУ, упрочнение может формироваться как на контактной, обрабатываемой поверхности, так и на опорной (противоположной обрабатываемой) поверхности. В материале после обработки ВДУ можно одновременно добиться формирования высокой степени (до 150%) и глубины (более 6-10 мм) упрочнения и повышения сопротивление контактному выкрашиванию и усталостной прочности. Экспериментальные исследования влияния упрочнения волной деформации на коррозионную стойкость проводилось на следующих материалах: сталь 10ХСНД, сталь 09Г2С, сталь 30ХГСА, сталь 40Х, сталь 45. Выбор материалов объясняется широтой их применения в разных отраслях промышленности для изготовления ответственных изделий и сварных конструкций. Сталь 45 является эталонной в машиностроении. Несмотря на широкое применение сталей данных марок, в литературе практически не встречается информация о влиянии наличия пластической деформации в этих материалах на их коррозионную стойкость. ВДУ за счет большого числа управляемых технологических параметров достаточно эффективно может обеспечивать как равномерное, так и гетерогенное упрочнение изделий. Гетерогенное упрочнение достигается за счет неполного перекрытия отпечатков ударов инструмента при ВДУ и оценивается через коэффициент перекрытия K. Если K=0, то края отпечатков не перекрываются и граничат друг с другом; при K=1 инструмент бьёт в одно и тоже место, без смещения. В эксперименте ВДУ с разным коэффициентом перекрытия отпечатков (K=0,3 и K=0,6) обрабатывались образцы из сталей выбранных марок. В качестве инструмента для ВДУ использовался стержневой ролик диаметром 10 мм и длиной 30,…,60 мм. Обработка с отличающимися коэффициентами перекрытия пластических отпечатков, частотой ударов 9,…,14 Гц, и удельной энергией удара, варьируемой в диапазоне от 4 до 8 Дж/мм обеспечивает разную величину деформации обработанного материала. Обработке подвергались призматические образцы с прямоугольным профилем. Исследование коррозионной стойкости выполнялось на установке для проведения коррозионных испытаний в соляном тумане S1000. Испытания на коррозионную стойкость проводились согласно ГОСТ 28207−89, ГОСТ 9.908−85. Потеря массы образцов после испытаний на коррозионную стойкость оценивалась на весах CE224−C. Для металлографических исследований были подготовлены микрошлифы. В упрочненных волной деформации образцах исследовались тип микроструктуры, размеры деформированных зерен, толщина слоя с измельченным зерном, угол поворота зерен. Так как при деформационном упрочнении искажается форма зерна, оценивалась не только его длина, но и ширина. Измерение микротвердости по сечению упрочненного образца выполнялось на автоматическом твердомере KB30S. В результате анализа лабораторных исследований: 1) Установлено, что характерные размеры зерна и угол его поворота в поверхностном слое не оказывают значимого влияния на коррозионную стойкость упрочненного ВДУ материала. 2) Установлено, что обработка ВДУ с коэффициентом перекрытия отпечатков K=0,6 по сравнению с К=0,3 обеспечивает большие степень и глубину упрочнения (до 12 %) и повышение коррозионной стойкости до 11,3 %. 3) Установлено, что при обработке ВДУ значимое влияние на коррозионную стойкость оказывает степень упрочнения материала. Так, небольшое упрочнение материала на 9,5% привело к увеличению потерь материала на 35 % вследствие коррозии и снижения коррозионной стойкости упрочненного материала относительно неупрочненного. ВДУ материала на 21 % не повлияло на коррозионную стойкость. Дальнейшее повышение степени упрочнения исследуемых сталей с 27 до 43 % привело к уменьшению с 7,1 до 4,5 (×10-5) г/мм3 потерь материала вследствие коррозии и способствовало повышению коррозионной стойкости в 1,6 раза. Результаты исследований опубликованы в следующих статьях: 1) Киричек А.В. Оценка влияния пластической деформации на коррозионную Киричек, А. В. Оценка влияния пластической деформации на коррозионную стойкость сталей / А. В. Киричек, С. В. Баринов, Н. А. Куканова // Вестник машиностроения. – 2024. – Т. 103, № 10. – С. 853-858. – DOI 10.36652/0042-4633-2024-103-10-853-858. (К-1, RSCI) 2) Киричек А.В. Исследование влияния волнового деформационного упрочнения на коррозионную стойкость / А.В. Киричек, С.В. Баринов, А.А Зайцев [и др.] // Вестник машиностроения. 2024. № 12 С.1003-1007 DOI: 10.36652/0042-4633-2024-103-12-1003-1007 (К-1, RSCI) 3) Киричек А.В. Повышение эксплуатационных свойств волновым деформационным упрочнением / А.В. Киричек, С.В. Баринов, А.В. Яшин, Н.А. Куканова, М.Е. Жидков // «Современные тенденции развития инструментальных систем и металлообрабатывающих комплексов» : сборник трудов Всероссийской (национальной) научно-технической конференции, Ростов-на-Дону, 25 января 2024 года / под редакцией В.А. Лебедева ; Донской государственный технический университет. – Текст : электронный. – Ростов-на-Дону : ДГТУ, 2024. – С. 56-58. – URL: https://ntb.donstu.ru/content/2024727

Аннотация результатов, полученных в 2025 году
Во втором году реализации проекта, поддержанного грантом Российского научного фонда (№ 24-29-00666), были успешно проведены исследования, направленные на решение актуальной научно-технической проблемы — повышение долговечности сварных конструкций, работающих в условиях агрессивных сред. Основное внимание уделено изучению влияния передовой технологии волнового деформационного упрочнения на коррозионную стойкость сварных соединений широко применяемых конструкционных сталей. Актуальность и задачи исследований. Сварные швы часто являются наиболее уязвимыми участками металлоконструкций из-за неоднородной микроструктуры и остаточных напряжений, возникающих в процессе сварки. Существующие методы упрочнения имеют ограничения, особенно для крупногабаритных изделий. Технология ВДУ, основанная на ударно-волновом воздействии, позволяет формировать глубокий упрочненный слой с благоприятными сжимающими остаточными напряжениями. Однако ее влияние на коррозионное поведение сварных соединений ранее не изучалось. В рамках проекта в 2025 году выполнены следующие работы: сварка образцов из пяти марок сталей (10ХСНД, 09Г2С, 30ХГСА, 40Х, 45), их упрочнение на установке ВДУ с различными режимами, комплексные коррозионные испытания в соляном тумане, металлографический анализ и измерения микротвердости. Ключевые результаты. Проведенные исследования позволили впервые установить закономерности влияния ВДУ на коррозионную стойкость сварных швов и дать практические рекомендации: 1. Определены оптимальные режимы упрочнения. Установлено, что для каждой марки стали существует свой наилучший режим обработки. Для сварных швов из низколегированных сталей 10ХСНД и 09Г2С максимальный эффект достигается при умеренном режиме (коэффициент перекрытия K=0,3), снижающем коррозионные потери на 28-38%. Для хромсодержащей стали 40Х наиболее эффективен интенсивный режим (K=0,6), обеспечивающий рекордное снижение потерь на 42%. 2. Выявлены материалы с ограниченной эффективностью ВДУ. Эксперименты показали, что упрочнение сварных швов из углеродистой стали 45 приводит к ухудшению их коррозионной стойкости. Для швов из стали 30ХГСА в исследованном диапазоне режимов также не удалось достичь улучшения, что указывает на необходимость специального подхода для таких материалов. 3. Доказано преимущество ВДУ перед традиционной чеканкой. Сравнительный анализ подтвердил, что ВДУ обеспечивает более точный контроль степени и глубины упрочнения, исключая риск локальных перенаклепов, характерных для чеканки, что критически важно для сохранения коррозионной стойкости. 4. Установлена необходимость дифференцированного подхода. Результаты подчеркивают, что параметры ВДУ для сварных швов не могут быть продублированы с режимов для сплошного металла и должны подбираться индивидуально на основе испытаний. Научная и практическая значимость. Полученные результаты дают понимание взаимосвязи между пластической деформацией, микроструктурой и коррозионным поведением гетерогенно упрочненного материала ВДУ. С практической точки зрения, работа предоставляет готовые технологические решения для повышения надежности и срока службы сварных конструкций в энергетике, транспортном машиностроении, нефтегазовой и других отраслях промышленности. Разработанные рекомендации позволяют целенаправленно выбирать марку стали и режимы упрочнения для конкретных условий эксплуатации. Результаты исследований были представлены через публикации в ведущих рецензируемых журналах и выступления на конференциях: 1. Kirichek, A. V. Assessment of the Effects of Plastic Deformation on the Corrosion Resistance of Steels / A. V. Kirichek, S. V. Barinov, N. A. Kukanova // Russian Engineering Research. – 2024. – Vol. 44, No. 12. – P. 1747-1751. – DOI 10.3103/S1068798X24703258. 2. Influence of Strain Wave Hardening on the Corrosion Resistance / A. V. Kirichek, S. V. Barinov, A. A. Zaitsev, N. A. Kukanova // Russian Engineering Research. – 2025. – Vol. 45, No. 2. – P. 185-188. – DOI 10.3103/S1068798X24703751. 3. Коррозионное поведение конструкционных сталей и их сварных швов после волнового деформационного упрочнения / А. В. Киричек, С. В. Баринов, Н. А. Григорьева [и др.] // Упрочняющие технологии и покрытия. – 2025. – Т. 21, № 10(250). – С. 439-445. – DOI 10.36652/1813-1336-2025-21-10-439-445. 4. Баринов С.В., Григорьева Н.А., Шестопалов Д.М. Влияние волнового деформационного упрочнения на коррозионную стойкость сварных соединений конструкционных сталей сельскохозяйственной техники // Тракторы и сельхозмашины. 2025. Т. 92, № 4. С. 401–407. DOI: 10.17816/0321-4443-686590 5. Коррозионная стойкость стали и её сварных соединений после волнового деформационного упрочнения / А. В. Киричек, С. В. Баринов, Н. А. Куканова [и др.] // Машиностроительные технологические системы : Материалы международной научно-технической конференции, посвящённой 95-летию Донского государственного технического университета и кафедры «Металлорежущие станки и инструменты» , Ростов-на-Дону, 10–12 апреля 2025 года. – Ростов-на-Дону: ДОНСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ, 2025. – С. 257-259. https://elibrary.ru/item.asp?id=83062142 6. Баринов С.В. Влияние деформационного упрочнения на коррозионную стойкость стали 30ХГСА / С.В. Баринов, Н.А. Куканова, А.А. Зайцев и др. // «Зворыкинские чтения 2025» : сборник тезисов докладов XVII Всероссийской молодежной научной конференции, Муром, 31 января 2025 года / отв.ред А.С. Платонова ; Муромский институт (филиал) Владимирского государственного университета. – Текст : электронный. – Муром : МиВлГУ, 2025. С. 353–354. – https://www.mivlgu.ru/conf/zvorykin2025/pdf/sec03_full.pdf