(науковий керівник – д-р техн. наук, проф. Чейлях О.П.).
Мета – підвищення механічних і експлуатаційних властивостей легованих сталей, наплавленого металу та легованих чавунів різного призначення. Створено нові способи та технології комплексного зміцнення, які поєднують об’ємний (термічна, термоциклічна обробка) і поверхневий (наплавлення метастабільного металу, хіміко-термічна обробка, використання джерел висококонцентрованих енергій та ін.) впливу на матеріал. Вони дозволяють отримати хімічні та фазово-структурні градієнти в поверхневих шарах виробів, які відрізняються диференційованою метастабільністю, що є важливою перевагою перед відомим структуроутворенням. Комплексний характер впливу на матеріал і максимальне використання всіх (по можливості) механізмів зміцнення і формування механічних та специфічних характеристик в одному сплаві забезпечує ефективне управління структурою, кінетикою ДМПЗ (деформаційне мартенситне перетворення при випробуваннях) і властивостями матеріалу в досить широких межах. Ряд зміцнюючих технологій, які зараз широко застосовуються на практиці, модернізовано для реалізації ідеї градієнтного формування мікроструктури, що зумовлює різну ступінь метастабільності і як результат – різну можливість реалізації ДМПЗ, а при оптимальних параметрах – значне підвищення механічних і експлуатаційних властивостей конструкційних матеріалів. Розроблено ряд нових способів комплексного зміцнення, впроваджено у виробництво технологію поверхневої обробки шестерень зі сталі 20Х2Н4А після цементації з використанням плазмового впливу. Нова технологія забезпечує формування в поверхневому робочому шарі структури високодисперсного мартенситу гартування, карбідів і метастабільного аустеніту, що дозволяє реалізувати в поверхневому шарі ДМПЗ ефект деформаційного само зміцнення. По товщині навуглецьованого шару, зміцненого плазмовим впливом, диференційовано градієнтне змінюється хімічний і фазово-структурний склад, що забезпечує збільшення міжремонтного ресурсу шестерень у 1,5 рази. Цінність отриманих нових наукових результатів для світової та вітчизняної науки полягає в можливості управління комплексним формуванням фазово-структурних метастабільних градієнтних модифікацій та комплексів в цементованих, наплавлених та мультіповерхневих зміцнених шарах. На основі цього можуть бути створені нові технологічні режими комплексного поверхневого зміцнення багатьох деталей машин, які швидко зношуються. Переваги розроблених технологій зміцнення перед існуючими:
- підвищення не менш ніж на 30…50 % зносостійкості і довговічності обладнання, що швидко зношується;
- заміна дорогих марок сплавів, у складі яких є гостродефіцитні та дорогі легуючі компоненти – нікель, молібден, ванадій, вольфрам, на більш доступні для виробництва, зміцнені за новими технологіями та конкурентоспроможними у порівнянні з дорогими та дефіцитними матеріалами;
- менша собівартість виробництва;
- підвищена продуктивність роботи обладнання з використанням деталей, зміцнених за розробленими технологіями;
- керована метастабільність та можливість суттєвого самозміцнення поверхневого шару в процесі випробувань зносостійкості та експлуатації, що забезпечує додаткове підвищення зносостійкості та довговічності деталей.