Структурное состояние и механические свойства поверхностного слоя лопатки, упрочненной токами высокой частоты

Структурное состояние и механические свойства поверхностного слоя лопатки, упрочненной токами высокой частоты

Представлены результаты исследования структуры и механических характеристик поверхностного слоя входной кромки лопатки 5 ступени ротора низкого давления, упрочненной токами высокой частоты. Выполнено металлографическое исследование, показано распределение микротвердости по глубине слоя, проведено...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:
Bibliographische Detailangaben
Veröffentlicht in:Вопросы атомной науки и техники
Datum:2018
Hauptverfasser: Глушкова, Д.Б., Гринченко, Е.Д., Никитченко, И.Н.
Format: Artikel
Sprache:Russian
Veröffentlicht: Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України 2018
Schlagworte:
Физика радиационных и ионно-плазменных технологий
Online Zugang:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/147235
Tags: Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:Структурное состояние и механические свойства поверхностного слоя лопатки, упрочненной токами высокой частоты / Д.Б. Глушкова, Е.Д. Гринченко, И.Н. Никитченко // Вопросы атомной науки и техники. — 2018. — № 2. — С. 128-132. — Бібліогр.: 7 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-147235
record_format dspace
spelling Глушкова, Д.Б.
Гринченко, Е.Д.
Никитченко, И.Н.
2019-02-13T19:40:05Z
2019-02-13T19:40:05Z
2018
Структурное состояние и механические свойства поверхностного слоя лопатки, упрочненной токами высокой частоты / Д.Б. Глушкова, Е.Д. Гринченко, И.Н. Никитченко // Вопросы атомной науки и техники. — 2018. — № 2. — С. 128-132. — Бібліогр.: 7 назв. — рос.
1562-6016
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/147235
669.017
Представлены результаты исследования структуры и механических характеристик поверхностного слоя входной кромки лопатки 5 ступени ротора низкого давления, упрочненной токами высокой частоты. Выполнено металлографическое исследование, показано распределение микротвердости по глубине слоя, проведено исследование изменения нанотвердости поверхности, определены остаточные напряжения по глубине упрочненного слоя натурной лопатки. Результаты наноиндентирования коррелируют со значениями микротвердости. Предложенная обработка токами высокой частоты обеспечивает достаточно высокую твердость поверхности и сжимающие напряжения в поверхностном слое, повышает долговечность детали в условиях усталостного нагружения. Полученные данные имеют практическое применение в определении показателей качественных характеристик упрочненного слоя при изготовлении лопаток паровых турбин.
Представлено результати дослідження структури і механічних характеристик поверхневого шару вхідної кромки лопатки 5 ступеня ротора низького тиску, зміцненої струмами високої частоти. Виконано металографічні дослідження, показано розподіл мікротвердості по глибині шару, проведено дослідження зміни нанотвердості поверхні, визначено залишкові напруження по глибині зміцненого шару натурної лопатки. Результати наноіндентування корелюють зі значеннями мікротвердості. Запропонована обробка струмами високої частоти забезпечує досить високу твердість поверхні і стискуючі напруження в поверхневому шарі, підвищує довговічність деталі в умовах втомного навантаження. Отримані дані мають практичне застосування у визначенні показників якісних характеристик зміцненого шару при виготовленні лопаток парових турбін.
The paper presents the results of a study of the structure and mechanical characteristics of the surface layer of the leading edge of the blade of stage 5 of the low-pressure rotor, hardened by high-frequency currents. A metalgraphical study was performed, the microhardness distribution over the bed depth was shown, the nanohardness of the surface was studied, residual stresses were determined from the depth of the hardened layer of the natural blade. The results of nanoidentification correlate with the values of microhardness. The proposed heat treatment with high-frequency currents provides a sufficiently high hardnes surfaces and compressive stresses in the surface layer, increases the durability of the part under conditions of fatigue loading. The data obtained have practical application in the determination of the parameters of the qualitative characteristics of the hardened layer in the manufacture of steam turbine blades.
ru
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
Вопросы атомной науки и техники
Физика радиационных и ионно-плазменных технологий
Структурное состояние и механические свойства поверхностного слоя лопатки, упрочненной токами высокой частоты
Структурний стан і механічні властивості поверхневого шару лопатки, зміцненої струмами високої частоти
Structural state and mechanical properties of the surface layer of the blade, hardened by high-frequency currents
Article
published earlier
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
title Структурное состояние и механические свойства поверхностного слоя лопатки, упрочненной токами высокой частоты
spellingShingle Структурное состояние и механические свойства поверхностного слоя лопатки, упрочненной токами высокой частоты
Глушкова, Д.Б.
Гринченко, Е.Д.
Никитченко, И.Н.
Физика радиационных и ионно-плазменных технологий
title_short Структурное состояние и механические свойства поверхностного слоя лопатки, упрочненной токами высокой частоты
title_full Структурное состояние и механические свойства поверхностного слоя лопатки, упрочненной токами высокой частоты
title_fullStr Структурное состояние и механические свойства поверхностного слоя лопатки, упрочненной токами высокой частоты
title_full_unstemmed Структурное состояние и механические свойства поверхностного слоя лопатки, упрочненной токами высокой частоты
title_sort структурное состояние и механические свойства поверхностного слоя лопатки, упрочненной токами высокой частоты
author Глушкова, Д.Б.
Гринченко, Е.Д.
Никитченко, И.Н.
author_facet Глушкова, Д.Б.
Гринченко, Е.Д.
Никитченко, И.Н.
topic Физика радиационных и ионно-плазменных технологий
topic_facet Физика радиационных и ионно-плазменных технологий
publishDate 2018
language Russian
container_title Вопросы атомной науки и техники
publisher Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
format Article
title_alt Структурний стан і механічні властивості поверхневого шару лопатки, зміцненої струмами високої частоти
Structural state and mechanical properties of the surface layer of the blade, hardened by high-frequency currents
description Представлены результаты исследования структуры и механических характеристик поверхностного слоя входной кромки лопатки 5 ступени ротора низкого давления, упрочненной токами высокой частоты. Выполнено металлографическое исследование, показано распределение микротвердости по глубине слоя, проведено исследование изменения нанотвердости поверхности, определены остаточные напряжения по глубине упрочненного слоя натурной лопатки. Результаты наноиндентирования коррелируют со значениями микротвердости. Предложенная обработка токами высокой частоты обеспечивает достаточно высокую твердость поверхности и сжимающие напряжения в поверхностном слое, повышает долговечность детали в условиях усталостного нагружения. Полученные данные имеют практическое применение в определении показателей качественных характеристик упрочненного слоя при изготовлении лопаток паровых турбин. Представлено результати дослідження структури і механічних характеристик поверхневого шару вхідної кромки лопатки 5 ступеня ротора низького тиску, зміцненої струмами високої частоти. Виконано металографічні дослідження, показано розподіл мікротвердості по глибині шару, проведено дослідження зміни нанотвердості поверхні, визначено залишкові напруження по глибині зміцненого шару натурної лопатки. Результати наноіндентування корелюють зі значеннями мікротвердості. Запропонована обробка струмами високої частоти забезпечує досить високу твердість поверхні і стискуючі напруження в поверхневому шарі, підвищує довговічність деталі в умовах втомного навантаження. Отримані дані мають практичне застосування у визначенні показників якісних характеристик зміцненого шару при виготовленні лопаток парових турбін. The paper presents the results of a study of the structure and mechanical characteristics of the surface layer of the leading edge of the blade of stage 5 of the low-pressure rotor, hardened by high-frequency currents. A metalgraphical study was performed, the microhardness distribution over the bed depth was shown, the nanohardness of the surface was studied, residual stresses were determined from the depth of the hardened layer of the natural blade. The results of nanoidentification correlate with the values of microhardness. The proposed heat treatment with high-frequency currents provides a sufficiently high hardnes surfaces and compressive stresses in the surface layer, increases the durability of the part under conditions of fatigue loading. The data obtained have practical application in the determination of the parameters of the qualitative characteristics of the hardened layer in the manufacture of steam turbine blades.
issn 1562-6016
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/147235
citation_txt Структурное состояние и механические свойства поверхностного слоя лопатки, упрочненной токами высокой частоты / Д.Б. Глушкова, Е.Д. Гринченко, И.Н. Никитченко // Вопросы атомной науки и техники. — 2018. — № 2. — С. 128-132. — Бібліогр.: 7 назв. — рос.
work_keys_str_mv AT gluškovadb strukturnoesostoânieimehaničeskiesvoistvapoverhnostnogosloâlopatkiupročnennoitokamivysokoičastoty
AT grinčenkoed strukturnoesostoânieimehaničeskiesvoistvapoverhnostnogosloâlopatkiupročnennoitokamivysokoičastoty
AT nikitčenkoin strukturnoesostoânieimehaničeskiesvoistvapoverhnostnogosloâlopatkiupročnennoitokamivysokoičastoty
AT gluškovadb strukturniistanímehaníčnívlastivostípoverhnevogošarulopatkizmícnenoístrumamivisokoíčastoti
AT grinčenkoed strukturniistanímehaníčnívlastivostípoverhnevogošarulopatkizmícnenoístrumamivisokoíčastoti
AT nikitčenkoin strukturniistanímehaníčnívlastivostípoverhnevogošarulopatkizmícnenoístrumamivisokoíčastoti
AT gluškovadb structuralstateandmechanicalpropertiesofthesurfacelayerofthebladehardenedbyhighfrequencycurrents
AT grinčenkoed structuralstateandmechanicalpropertiesofthesurfacelayerofthebladehardenedbyhighfrequencycurrents
AT nikitčenkoin structuralstateandmechanicalpropertiesofthesurfacelayerofthebladehardenedbyhighfrequencycurrents
first_indexed 2025-11-27T07:24:05Z
last_indexed 2025-11-27T07:24:05Z
_version_ 1850803443869941760
fulltext 128 ISSN 1562-6016. ВАНТ. 2018. №2(114) УДК 669.017 СТРУКТУРНОЕ СОСТОЯНИЕ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ ЛОПАТКИ, УПРОЧНЕННОЙ ТОКАМИ ВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ Д.Б. Глушкова, Е.Д. Гринченко, И.Н. Никитченко Харьковский национальный автомобильно-дорожный университет, Харьков, Украина Представлены результаты исследования структуры и механических характеристик поверхностного слоя входной кромки лопатки 5 ступени ротора низкого давления, упрочненной токами высокой частоты. Выполнено металлографическое исследование, показано распределение микротвердости по глубине слоя, проведено исследование изменения нанотвердости поверхности, определены остаточные напряжения по глубине упрочненного слоя натурной лопатки. Результаты наноиндентирования коррелируют со значениями микротвердости. Предложенная обработка токами высокой частоты обеспечивает достаточно высокую твердость поверхности и сжимающие напряжения в поверхностном слое, повышает долговечность детали в условиях усталостного нагружения. Полученные данные имеют практическое применение в определении показателей качественных характеристик упрочненного слоя при изготовлении лопаток паровых турбин. ВВЕДЕНИЕ В комплексе вопросов, определяющих надежность и экономичность работы турбин тепловых и атомных электростанций, большое значение имеет надежность лопаточного аппарата – наиболее дорогого и часто повреждаемого элемента турбин. Условия их работы требуют повышенной твердости входных кромок и высокой эрозионной стойкости, отсутствия негативного влияния параметров формирования защитного покрытия на механические свойства, высоких коррозионных свойств [1]. Особенно остро эта проблема стоит для рабочих лопаток последних ступеней цилиндров низкого давления, эрозионный износ которых во многом определяет ресурс их работы. Одним из путей снижения эрозионного износа рабочих лопаток является повышение эффективности антиэрозионных свойств вследствие упрочнения входных кромок. В данной работе приведены результаты исследований состояния поверхностного слоя рабочей лопатки паровой турбины из стали 15Х11МФ, упрочненной токами высокой частоты (ТВЧ) для повышения эрозионной стойкости и увеличения ресурса работы. ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ Проблема эрозионно-коррозионного повреж- дения рабочих лопаток, испытывающих при эксплауатции воздействие сложного спектра малоцикловых и высокочастотных термоме- ханических нагрузок, актуальна более 70 лет [2–5], но до настоящего времени она решена частично, поэтому исследования в области упрочнения материала лопаток по-прежнему являются важным аспектом в решении этой задачи. Поверхностная закалка с нагревом ТВЧ относится к числу наиболее распространенных и эффективных способов упрочнения деталей. Особенностью индукционного нагрева металлов является генерирование тепловой энергии непосредственно в изделии. Это вносит определенные коррективы в кинетику нарастания температуры поверхности и в распределение температуры по сечению изделия [6]. В большинстве случаев наибольшие рабочие напряжения в деталях машин проявляются в поверхностных слоях. По мере удаления от поверхности напряжения постепенно уменьшаются и исчезают в центральной части изделия. При нагружении изделия знакопеременной нагрузкой разрушение от усталости начинается в поверхностном слое. Наибольшая поверхностная прочность при достаточно вязкой сердцевине и плавном переходе между ними создает наиболее рациональное сочетание свойств. Степень плавности перехода от упрочненного поверхностного слоя к неупрочненной сердцевине оказывает большое влияние на эксплуатационные качества изделий [7]. Авторы работы ставили перед собой задачу исследовать состояние поверхностного слоя рабочей лопатки паровой турбины из стали 15Х11МФ, упрочненной ТВЧ. Образцы для исследования изготавливали из стали 15Х11МФ, используемой для изготовления штампованных лопаток 5 ступени ротора низкого давления. Их подвергали термообработке согласно ГОСТ 108.020.03 на КП70. Механические свойства материала исходных образцов приведены в табл. 1. Поверхностную закалку входных кромок лопаток 5 ступени выполняли на установке ВЧИ-63/044-3П- ЛО1 при следующих технологических параметрах: а) рабочая частота тока – 440 кГц; б) анодный ток генераторных ламп – 2,5...3,5 А; в) ток сетки генераторных ламп – 0,5...1,5 А; г) анодное напряжение генераторных ламп – 3,0...5,0 кВ. Данный режим обеспечивает температуру закалки 1050….1150 °С. Охлаждали лопатки водой с помощью разбрызгивающего устройства. При поверхностной закалке стремились получить слой определенной глубины со структурой бесструктурного мартенсита. Для этого на ISSN 1562-6016. ВАНТ. 2018. №2(114) 129 необходимой глубине должна достигаться температура полной аустенизации стали. Кроме того, избегали получения сквозной прокаливаемости детали. На рабочих лопатках после закалки ТВЧ необходимо получить глубину слоя на ребре 1...3 мм, на поверхности наружного профиля – 0,5...1 мм. Данная глубина слоя обеспечивает повышение эрозионной стойкости по сравнению с лопаткой, термообработанной по режиму: закалка от температуры 1050 °С, отпуск при 680 °С. Таблица 1 Механические свойства исследованных лопаток Свойства 0,2, МПа в, МПа δ5, % Ψ, % КСU, Дж/см 2 НВ, МПа Результаты испытаний 669…750 827…900 15…20 54…58 74…116 248…271 Требования ГОСТ 108.020.03-82 666,4…813,4 ≥814 – ≥40 ≥39,2 248…285 Качество поверхностной закалки ТВЧ кромок лопаток оценивали измерением микротвердости по глубине закаленного слоя, изучением структурного состояния, оценкой распределения остаточных напряжений. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ Исследование проводили на шести образцах, вырезанных в различных сечениях лопатки в поперечном направлении (рис. 1). Рис. 1. Вид поперечных образцов для исследования (увеличение х 1,2) Глубина закаленного слоя образцов, замеренная по фону травления на поперечных шлифах стандартно вырезанных образцов, приведена в табл. 2. Структура поверхностного слоя лопатки, упрочненной закалкой, имеет плавный переход от поверхности к сердцевине. Таблица 2 Глубина закаленного слоя исследованных образцов Номер образца Глубина слоя, мм наружного профиля ребра 1 0,8 3,0 2 0,9 2,6 3 0,7 0,9 4 0,6 0,6 5 0,0 1,5 6 0,0 1,5 Согласно данным, приведенным в табл. 2, значения глубины закаленного слоя образцов значительно отличаются между собой, что обусловлено сложной конфигурацией профиля лопатки и, как результат, различным зазором между телом лопатки и индуктором, в результате чего тепловложение по сечению лопатки также не стабильно. На участке наружного профиля образцов №5, 6 слой отсутствует. Данные образцы вырезаны из лопатки вблизи бандажного отверстия. Формирование структуры, как и распределение микротвердости, зависит от нескольких факторов, основные из которых: распределение температуры в поверхностной зоне до конца нагрева, исходная структура, закаливаемость стали, условия охлаждения. Микроструктура металла лопатки после объемной термической обработки представляет собой сорбит с ориентацией по мартенситу (рис. 2). Игольчатость мартенсита соответствует 9–10 баллу ГОСТ 8233-56. Данный мартенсит является малоуглеродистым и характеризуется как крупноигольчатый. Рис. 2. Микроструктура металла лопатки после объемной термической обработки (увеличение х 100) После поверхностной закалки ТВЧ с оптимальных температур микроструктура закаленного слоя состоит из бесструктурного или безигольчатого мартенсита (рис. 3), что обеспечивает существенное повышение прочности, пластичности и вязкости слоя. По мере удаления от поверхности структура укрупняется вплоть до состояния основного металла лопатки. Измерения микротвердости по глубине закаленного слоя были выполнены на образцах, вырезанных из лопаток 5 ступени ротора низкого давления. Их проводили на приборе ПМТ-3 при нагрузке 50 г. Распределение микротвердости по глубине закаленного слоя показано в виде графиков на рис. 4, 5. 130 ISSN 1562-6016. ВАНТ. 2018. №2(114) Рис. 3. Микроструктура упрочненного слоя при увеличении: а – х 100 и б – х 5000 а б Расстояние от поверхности, мм – образец №1 – образец №2 – образец №3 – образец №4 Рис. 4. Распределение микротвердости от поверхности до сердцевины по наружному профилю лопатки 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 0 0,3 0,6 0,9 1,2 1,5 1,8 2,1 2,4 2,7 3 3,3 3,6 3,9 Відстань від поверхні, мм М ік р о тв ер д іс ть Н 5 0, М П а Расстояние от поверхности, мм – образец №1 – образец №2 – образец №3 – образец №4 – образец №5 – образец №6 Рис. 5. Распределение микротвердости от поверхности до сердцевины по ребру лопатки 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 0 0,3 0,6 0,9 1,2 1,5 1,8 2,1 2,4 2,7 3 3,3 3,6 3,9 Відстань від поверхні, мм М ік р о тв ер д іс ть Н 5 0, М П а М и к р о т в е р д о с т ь , Н 5 0 , М П а М и к р о тв ер д о ст ь , Н 5 0 , М П а ISSN 1562-6016. ВАНТ. 2018. №2(114) 131 Выбранный режим поверхностной закалки с нагревом ТВЧ обеспечил глубину закаленного слоя 0,6…3,0 мм. Условная граница глубины закаленного слоя, установленная измерением микротвердости, составляет 3300…3500 МПа, что соответствует глубине закаленного слоя, определенной после травления, на 90…100%. Образцы, на которых глубина слоя максимальна, имеют более плавное падение микротвердости по глубине закаленного слоя по сравнению с образцами, имеющими минимальную глубину слоя 0,6 мм. В поверхностной зоне образцов микротвердость имеет максимальное значение на уровне 5600 МПа. Были проведены испытания основных наномеханических свойств образца стали после обработки ТВЧ. Наноиндентирование проводили трехгранным индентором Берковича на нанотвердомере Nano Indenter G200 производства Nano Instrument Innovation Center, Oak Ridge, TN, USA. Испытания проводили по глубине шлифа от внешней границы образца к центру. Исследовали область зоны после обработки ТВЧ. Наносили не меньше 20 отпечатков на расстоянии 50 мкм друг от друга. Первую точку наносили в 50 мкм от края образца. Нагрузка на индентор составляла 30 мН, глубина индентирования при этом была порядка 500 нм. Для нахождения твердости и модуля упругости применялась методика Оливера и Фарра. Результаты испытаний стали ТВЧ от края к центру приведены в табл. 3. Таблица 3 Результаты наноиндентирования Расстояние от поверхности лопатки, мкм Твердость, МПа Модуль Юнга, ГПа 1. 50 – – 2. 100 5693 231,556 3. 150 5693 231,556 4. 200 5946 228,136 5. 250 5909 224,831 6. 300 5729 243,915 7. 350 5804 230,117 8. 400 5724 231,218 9. 450 5747 236,222 10. 500 3512 190,494 11. 550 5588 248,881 12. 600 5,511 243,706 13. 650 5,66 243,437 14. 700 3,783 238,907 15. 750 4,225 225,022 16. 800 4,476 251,423 17. 850 4,166 226,672 18. 900 3,657 248,519 19. 950 3,635 242,899 20. 1000 3,706 226,622 21. 1500 3,585 238,87 22. 2000 3,812 229,934 Результаты наноиндентирования коррелируют со значениями микротвердости. При упрочнении ТВЧ необходимо получить на поверхности лопатки сжимающие напряжения, так как растягивающие остаточные напряжения отрицательно влияют на усталостную прочность. Нагреваясь, поверхностный слой лопатки расширяется в сторону свободной поверхности, испытывая пластическую деформацию. В первый период охлаждения после закалки в поверхностном слое возникают растягивающие напряжения, и происходит пластическая деформация горячего металла. При этом внутренние напряжения частично снимаются. При дальнейшем охлаждении пластическая деформация останавливается, и этот слой растягивается, вызывая в сердцевине значительные сжимающие напряжения. В некоторый момент внешняя поверхность нагретого слоя перестает сокращаться и деформируется (сжимается) только под влиянием внутренней части нагретого слоя. Растягивающие напряжения на поверхности уменьшаются, и их максимум перемещается в глубину металла. При достаточно большой глубине нагретого слоя (более 3 мм) остаточные напряжения на поверхности закаленного слоя полностью переходят в сжимающие. Величина тепловых сжимающих напряжений тем больше, чем глубже нагретый ТВЧ слой. Основной причиной возникновения растягивающих остаточных напряжений вблизи твердого слоя являются тепловые объемные пластические деформации в процессе нагрева и охлаждения. Выполнены исследования по влиянию поверхностной закалки ТВЧ и последующего отпуска на уровень и характер распространения остаточных напряжений на входной кромке рабочих лопаток 5 ступени ротора низкого давления паровой турбины. Результаты замеров, выполненные методом рентгеновской тензометрии, показаны на рис. 6. упрочненный слой, мм 1 – на расстоянии 4 мм от крайней точки наружного профиля; 2 – на расстоянии 8 мм от крайней точки наружного профиля Рис. 6. Распределение остаточных напряжений по глубине лопатки Как видно из рис. 6, непосредственно в самом закаленном слое по всей его глубине действуют сжимающие остаточные напряжения (до 55 кг/мм 2 ). На рубеже закаленного слоя с незакаленным металлом остаточные сжимающие напряжения σ о с т , к г /м м 2 132 ISSN 1562-6016. ВАНТ. 2018. №2(114) перерастают в растягивающие (до 14…20 кг/мм 2 ), которые, однако, не носят пикового характера, а равномерно распространяются в глубь лопатки. Таким образом, распространение остаточных напряжений как по поверхности лопатки, так и по ее глубине после закалки с нагревом ТВЧ в целом носит благоприятный характер. ВЫВОДЫ 1. Исследована микроструктура и микротвер- дость после поверхностной закалки с нагревом ТВЧ и последующего отпуска. Выбранный режим поверхностной закалки с нагревом ТВЧ обеспечил глубину закаленного слоя 0,6…3,0 мм. 2. Распределение микротвердости от поверх- ности до сердцевины образцов носит плавный характер. На поверхности закаленного слоя наблюдаются максимальные значения микротвер- дости, по мере удаления в глубь металла они снижа- ются до значений микротвердости сердцевины. 3. Максимальные значения микротвердости получены на ребре лопатки – Н50 = 5560 МПа, на наружном профиле – Н50 = 4830 МПа. 4. Установлено, что в закаленном слое действуют сжимающие остаточные напряжения. Распределение остаточных напряжений по глубине лопатки после закалки с нагревом ТВЧ носит благоприятный характер. Авторы выражают благодарность Г.Н. Толмаче- вой за оказанную помощь при выполнении исследований. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. В.Г. Субботин, Е.В. Левченко. Повышение эффективности турбинных установок тепловых электростанций. М.: «Теплоэнергетика», 2009, с. 256-350. 2. М.К. Смыслова. Исследование и разработка комбинированных ионно-плазменных технологий, обеспечивающих повышение эксплуатационных свойств лопаток газовых и паровых турбин // Вестник УГАТУ. 2004, №3(11), с. 45-51. 3. А.В. Беляков. Практика формирования электроискровых покрытий для упрочнения и восстановления лопаточного аппарата проточной части паровых турбин тепловых и атомных электростанций // Вестник ИГЭУ. 2008, №6, с. 24- 32. 4. В.Л. Швецов. Комбинированная противоэро- зионная защита рабочих лопаток последних ступеней мощных паровых турбин // Вестник НТУ ХПИ. 2014, №13(1056), с. 25-32. 5. И.П. Фадеев. Эрозия влажнопаровых турбин. Л.: «Машиностроение», 1974, с. 235-301. 6. Г.Ф. Головин, Н.Ф. Зимин. Технология термической обработки металлов с применением индукционного нагрева. Л.: «Машиностроение», 1990, с. 27-35. 7. Ю.М. Лахтин, В.П. Леонтьева. Материало- ведение. М.: «Машиностроение», 1990, с. 265-280. Статья поступила в редакцию 12.12.2017 г. СТРУКТУРНИЙ СТАН І МЕХАНІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ПОВЕРХНЕВОГО ШАРУ ЛОПАТКИ, ЗМІЦНЕНОЇ СТРУМАМИ ВИСОКОЇ ЧАСТОТИ Д.Б. Глушкова, О.Д. Грінченко, І.М. Нікітченко Представлено результати дослідження структури і механічних характеристик поверхневого шару вхідної кромки лопатки 5 ступеня ротора низького тиску, зміцненої струмами високої частоти. Виконано металографічні дослідження, показано розподіл мікротвердості по глибині шару, проведено дослідження зміни нанотвердості поверхні, визначено залишкові напруження по глибині зміцненого шару натурної лопатки. Результати наноіндентування корелюють зі значеннями мікротвердості. Запропонована обробка струмами високої частоти забезпечує досить високу твердість поверхні і стискуючі напруження в поверхневому шарі, підвищує довговічність деталі в умовах втомного навантаження. Отримані дані мають практичне застосування у визначенні показників якісних характеристик зміцненого шару при виготовленні лопаток парових турбін. STRUCTURAL STATE AND MECHANICAL PROPERTIES OF THE SURFACE LAYER OF THE BLADE, HARDENED BY HIGH-FREQUENCY CURRENTS D.B. Glushkova, E.D. Grinchenko, I.N. Nikitchenko The paper presents the results of a study of the structure and mechanical characteristics of the surface layer of the leading edge of the blade of stage 5 of the low-pressure rotor, hardened by high-frequency currents. A metal- graphical study was performed, the microhardness distribution over the bed depth was shown, the nanohardness of the surface was studied, residual stresses were determined from the depth of the hardened layer of the natural blade. The results of nanoidentification correlate with the values of microhardness. The proposed heat treatment with high-frequency currents provides a sufficiently high hardnes surfaces and compressive stresses in the surface layer, increases the durability of the part under conditions of fatigue loading. The data obtained have practical application in the determination of the parameters of the qualitative characteristics of the hardened layer in the manufacture of steam turbine blades.

Ähnliche Einträge