КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
УДК 621.78.001,621.794.6
ФОРМИРОВАНИЕ КОМПОЗИЦИОННОЙ СТРУКТУРЫ 
ПРИ ТЕРМОГИДРОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ СТАЛИ
А.А. ШМАТОВ\ канд. техн. наук, доцент, ГК. ЖABHEPKO^ канд. техн. наук,
Ю.О. ЛИСОВСКАЯ^
’Белорусский национальный технический университет, г. Минск, Беларусь, 
e-mail: shmatov@cosmostv.by
^Институт химии новых материалов НАН Беларуси, г. Минск, Беларусь,
^ГНУ «Институт порошковой металлургии», г. Минск, Беларусь
В работе исследованы композиционная структура и антифрикционные свойства стали У8, подверг­
нутой термогидрохимической обработке (ТГХО). Процесс ТГХО включает: 1) химическую обработку 
поверхности в оксидной вододисперсной среде; 2) термообработку. В результате оптимизации про­
цесса ТГХО коэффициент трения стальной поверхности снизюгся в 8,3 раза. Разработанная техно­
логия повышает стойкость стальных инструментов и деталей машин в 1,3—4,5 раза по сравнению 
с традиционно термообработанными.
Ключевые слова: термогидрохимическая обработка, упрочнение, композиционная структура, твер­
досмазочное покрытие, стальной инструмент.
Введение
Уровень развития современной техники характеризуется высокой интенсивнос­тью эксплуатации стальных инструмен­
тов и деталей машин. Это требует существен­
ного улучшения их эксплуатационных свойств, 
что можно достичь формированием в стали 
композиционной структуры в результате уп­
рочняющей обработки. Наибольший научный 
и практический интерес в этом плане представ­
ляет процесс термогидрохимической обработки 
(ТГХО), поскольку он применим для готовых 
к эксплуатации стальных изделий, не изменяет 
их первоначальные размеры, форму и структу­
ру [1-4].
Большинство авторов [5—9] рассматри­
вают упрочнение как повышение эксплуата­
ционных свойств сталей и сплавов, и прежде 
всего их конструкционной прочности (КП). 
Основными критериями КП являются надеж­
ность, долговечность, прочность и жесткость 
[9]. Для инструментов и деталей машин очень 
важно иметь максимальную КП. Однако су­
ществующий антагонизм критериев прочнос­
ти и надежности значительно снижает КП. 
Усиление или «синергизм» этих взаимно про­
тивоположных характеристик можно достичь 
формированием в сталях и сплавах композици­
онной структуры (КС). Помимо традиционного 
подхода, когда КС создают в композиционных 
материалах (КМ), из которых потом изготавли­
вают изделия, существуют и нетрадиционные 
подходы, когда КС формируют в результате уп­
рочняющей обработки самих изделий; и в этом 
случае инструменты и детали машин в паре с за­
щитными покрытиями, а также имеющие диск­
ретную или градиентную структуры, рассматри­
ваются как своеобразный КМ [10—14].
На основании анализа [10—14] установлено, 
что с помощью упрочняющей обработки сталей 
и сплавов можно создать различные структур­
ные композиции, в которых достигается синер­
гизм ее основных критериев прочности и на­
дежности (рис. 1). Структура КМ, полученная 
путем обработки, может быть многоуровневая 
и построена из макроэлементов (слой, матри­
ца), микро- и наноэлементов (зерно, субзерно, 
частица); при рациональном составлении этих 
элементов в композицию комплексно сочета­
ются их противоположные свойства. На рис. 1 
приведены некоторые практически реали­
зуемые варианты структурных композиций. 
Отмечены большие перспективы для развития
43
«МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ» № 1, 2013
Рис. 1. Классификация структур композиционного материала, сформированных путем упрочняющей обработки стали
таких упрочняющих технологии, которые могут 
сформировать в инструментах и деталях машин 
композиционные нанокристаллические, гра­
диентные, дискретные и мозаично-дискретные 
структуры [9—16].
Долговечность инструментов и деталей ма­
шин в первую очередь зависит от износостой­
кости их поверхности. Согласно настоящим 
представлениям в области трения и изнаши­
вания [17—19], лучшими антифрикционными 
свойствами в атмосферных условиях облада­
ют материалы и покрытия на основе сульфи­
дов и оксидов. Однако предпочтение при раз­
работке покрытий отдается оксидам, посколь­
ку они являются постоянной составляющей 
граничного слоя, образующегося при трении 
любого материала. При формировании оксид­
ной пленки определенного состава и структу­
ры можно создать поверхностное упрочнение 
(эффект Роско) и снизить сопротивление сдви­
гу при трении (эффект Ребиндера, Берналла, 
Киркиндала и др.), причем эффект Ребиндера 
реализуется в присутствии поверхностно-ак­
тивных веществ (ПАВ) [19, 20]. Согласно мо­
лекулярно-механической теории трения, по­
вышение износостойкости изделия можно 
достичь при выполнении двух основных усло­
вий; при высокой твердости поверхности изде­
лия и низкой прочности ее адгезионной связи 
с трущимся материалом [18, 19[.
В результате поверхностного легирова­
ния и модифицирования стали можно сфор­
мировать наноструктуру на основе тугоплав­
ких и сверхтвердых материалов [1—4, 2 1 ]. 
Наноструктурированные материалы и покры­
тия облегчают разрыв адгезионных соединений 
в зоне трения, в то же время твердость нанома­
териалов из тугоплавких соединений возрастает 
в 2—Зраза [9,15]. Именно покрытия, сформиро­
ванные методом термогидрохимической обра­
ботки, имеют наноструктуру и обладают твердо­
смазочными свойствами (сверхпластичностью) 
[1—4]. В условиях интенсивной эксплуатации 
инструментов и деталей, когда в зоне трения 
отсутствует смазка или ее подача ограничена, 
наилучшим способом снижения коэффициен­
44
КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
та трения является нанесение твердосмазочных 
покрытий на рабочую часть изделий. ТГХО яв­
ляется наиболее простым и универсальным ме­
тодом. С его помощью можно создавать нано- 
структурированные твердосмазочные покрытия 
на основе оксидов, сульфидов, карбидов, дру­
гих антифрикционных материалов и их компо­
зиций [1—4].
И 3 приведенного анализа следует, что процесс 
ТГХО имеет большие перспективы для своего 
развития, прежде всего для высокопроизводи­
тельных инструментов и деталей машин, испы­
тывающих значительные механические и тем­
пературные нагрузки. Однако вопросы, связан­
ные с ТГХО практически всех сталей и сплавов, 
мало изучены.
В настоящей работе поставлены задачи: 
1 ) сравнить триботехнические свойства сталь­
ной поверхности, подвергнутой ТГХО в водо­
дисперсных оксидосодержаших средах; 2 ) оп­
тимизировать процесс ТГХО стали; 3) изучить 
структуру и напряженное состояние поверхнос­
тных слоев стали, подвергнутой ТГХО; 4) апро­
бировать разработанный процесс ТГХО в про­
мышленности.
Объекты и методика исследований
Все исследования проведены на углеродис­
той инструментальной стали У8 (0,8% С), ко­
торую подвергали термогидрохимической об­
работке. Этот процесс осуществляли в 2 этапа 
путем: 1) гидрохимической обработки (ГХО) 
поверхности при температуре 95—100 °С в тече­
ние 40—120 мин в вододисперсной среде на базе 
наноразмерных порошков оксидов и других ма­
териалов; 2 ) последующей термической обра­
ботки (ТО), включающей нагрев до температу­
ры 130— 1050 °С, выдержку в течение 30—60 мин 
и охлаждение. Вододисперсную среду предва­
рительно готовили по специальной техноло­
гии диспергирования грубодисперсных частиц 
оксидов и других материалов (размером не бо­
лее 5 мкм) до наноуровня при добавлении 5% 
водорастворимого поверхностно-активного ве­
щества (сульфанола и др.). Готовым считался 
рабочий состав с кислотностью pH 6—8 , кото­
рую устанавливали и поддерживали путем дози­
рованного введения NH4OH. При проведении 
ГХО образцы выдерживали в ванне с готовым 
составом водной насыщающей среды, нагре­
той до температуры процесса. После каждой 
операции подготовки и химической обработки
образцы промывали в воде. Изотермическую 
выдержку стали проводили в воздушной среде 
до 250 °С, выше этой температуры — под слоем 
флюса SnCb или плавкого затвора В2О3.
Для изучения структуры стали, подвергну­
той ТГХО, применяли микроструктурный, рен­
тгеноструктурный и другие анализы. Тонкую 
структуру покрытий исследовали на атомно-си­
ловом микроскопе Nanoscope 3D (Veeco, USA). 
Определение триботехнических свойств по­
верхности осуществляли на микротрибомет- 
ре возвратно-поступательного типа (ИММС, 
г. Гомель) по схеме «подвижный шарик — не­
подвижная плоскость» при условиях испыта­
ний: нагрузка 1 Н; длина хода (трека) 3 мм, ско­
рость 4 мм/с; пара трения: упрочненная сталь 
У8 (плоскость) — сталь ШХ15 (сфера диаметром 
4 мм) [4]. Показатель относительной стойкости 
упрочненного инструмента (или детали) опре­
деляли по формуле =  6 / 6 , где t^  — время ра­
боты (длина рабочего хода) исходного инстру­
мента; 6  — время работы упрочненного инстру­
мента.
Результаты исследований
Процесс ТГХО имеет двойственный характер 
упрочнения: 1 ) на поверхности стали осажда­
ется наноструктурированное твердосмазочное 
покрытие; 2 ) в подслое формируется модифи­
цированная зона с полем высоких напряжений 
сжатия.
Оптимально полученные покрытия на ста­
лях имеют малую толщину (200—500 нм). Это 
ограничивает число методов, с помощью кото­
рых можно изучить свойства термогидрохими­
ческих (ТГХ) покрытий. Для твердосмазочных 
покрытий широко применяют методы иссле­
дования триботехнических характеристик, оп­
ределяющей из которых является коэффициент 
трения [18, 19, 21].
Триботехнические исследования. Полученные 
твердосмазочные покрытия благодаря форми­
рованию нанокристаллической структуры об­
ладают сверхпластичными свойствами.
Результаты (рис. 2, 3) сравнительных трибо­
логических испытаний поверхности стали У8 , 
подвергнутой 2 ч ГХО (без термообработки), 
позволили сделать заключение, что в услови­
ях сухого трения скольжения и воздушной ат­
мосферы твердосмазочные гидрохимические 
(ГХ) покрытия на основе нанооксидов имеют 
лучшие антифрикционные свойства, чем ГХ-
45
«МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ» № 1, 2013
Количество циклов скольжения
Количество  циклов скольж ения
Рис. 2. Сравнительная диаграмма изменения коэффициен­
та трения от длительности изнашивания при сухом трении 
скольжения ГХ-покрытий, полученных в вододисперсной 
среде на основе однокомпонентных оксидов (а) и углеродных 
(б) материдтов. Обработка в среде на основе:
1  -  SnO; 2  -  МпО,; 3  -  SiO,; 4 -  РЬО; 5 -  С03О4; 6 -  
NiO; 7 -А 1 зО з;^ - М оО ,;9-2п О ; /O -SbO j;
1 2  -  ВІ3О4; 1 3  -  В2О3; 1 4  -  ВеО; 1 5  -  ZrOj; 1 6  -  Рез04; 
1 7  -  СГ2О3; 18  -  WO3; 19  -  ТІО2; 2 0  -  CuO; 2 1  -  фулле- 
рена; 2 2  — ультрадисперсного алмаза (УДА); 2 3  — графита 
карандашного; 2 4  — нанотрубки; 2 5  — графита аморфного; 
26  — графита серебристого
покрытия на базе нанокарбидов, нанонитридов 
и наноуглеродных материалов.
На основании оптимизации и компьютер­
ного проектирования процесса ТГХО стали У8 
с помощью синтез-технологий определены тех- 
ническиоптимальные режимы и составы водо­
дисперсных нанооксидных сред [4]. Обработка 
стали У8 по оптимальному режиму (ГХО, 1 ч 
в составе ТІО2 +  М0 О3, затем ТО при 200 °С, 
0,5 ч) позволила существенно (в 8,3 раза) сни­
зить коэффициент трения поверхности при су­
хом трении скольжения по сравнению с исход­
ным состоянием (рис. 4).
Для инструмента, у которого место контак­
та с обрабатываемой деталью меняется со вре­
менем [2 2 ], важно на протяжении всего перио­
да эксплуатации иметь не только минимальные.
а)
Рис. 3. Сравнительная диаграмма изменения коэффициен­
та трения от длительности изнашивания при сухом трении 
скольжения ГХ-покрытий, полученных в вододисперсной 
среде на основе однокомпонентных карбидов (а) и нитридов 
(б). Обработка в среде на основе:
1  -  SiC; 2 -  VC; J -  NbC; 4 -  В4С; 5 -  ТіС; 6 -  ZrC; 
7 - B N ; i ’-A lN ; 9 -T iN ; W - S i 3N4
HO неизменные значения коэффициента трения. 
Таким требованиям отвечают ТГХ-покрытия, 
и в этом они имеют преимущества перед извест­
ными твердосмазочными покрытиями [4, 21].
В результате оптимизации процесса ТГХО 
выявлена важная эксплуатационная особен­
ность. ТГХ оксидные покрытия отличаются 
от ныне известных наноструктурированных 
покрытий [9, 15,21] более высокой термической 
стабильностью: даже после нагрева до 1050 °С 
полученные покрытия сохраняют низкий ко­
эффициент трения без смазки ( f=  0,09) (рис. 5). 
Для сравнения, коэффициент трения поверх­
ности исходной стали У8 , испытанной в тех же 
условиях сухого трения, составляет/ =  0,5—0,6.
Структурные исследования. Такие иссле­
дования в настоящей работе были проведены 
на стальных образцах, упрочненных ТГХО в оп­
тимальных вододисперсных средах на основе 
оксидов ТІО2 +  М0 О3.
46
КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
0«058 0.58 0,54 0,52 0.5 0.48 0,48 0,44 « 0.42 
X 0«4 9 0,38 к 0,38 •- 0,34
• \Ч* Ь.з I  0 28 €■ 0.264 0.24 
8 0,22
5  0,2 0,18 0.16 0,14 
0,12
V0,080,060.04
0,02
. . .
vU
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000
Количество циклов скольжения
Рис. 4. Сравнительная диаграмма изменения коэффициента 
трения от длительности изнашивания (без смазки) поверх­
ности стали У8 до и после ТГХО. Вид обработки:
1  — сталь У8 после ТГХО в оптимальном режиме; 2  — сталь 
У8 с алмазоподобным PVD-покрытием; 3  — исходная сталь 
У8(без обработки)
о &00 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000
Количество ци кло в  скольж ения
Рис. 5. Влияние температуры термообработки при ТГХО ста­
ли У8 на коэффициент трения при сухом трении скольжения. 
Режим ХО: Т =  100 °С, х =  2 ч. Состав водной среды на осно­
ве ТЮг+МоО,;
1  -  100 °С; 2  -  200 “С; 3  -  250 ”С; 4 -  300 °С; 5 -  350 °С; 
б-400°С ; 7 -4 5 0  ° С ;^ -  500 °С; У -  550 “С; /0 -6 0 0 °С ; 
и  -  650 °С; 12  -  700 °С; 1 3  -  870 °С; 14  -  1000 °С; 1 5  — 
1050 ”С
С помощью атомно-силового микроско­
па Nanoscope 3D изучали морфологию и ки­
нетику формирования наноструктурирован- 
ных слоев на стали У8 : сначала в результате ее 
ГХО, а затем после нагрева до температур от 100
до 1050 °С. ТГХ-покрытия на стали У8 име­
ют сложную структуру поверхности, состоя­
щую из неоднородных по цвету и форме зерен 
(рис. 6 ). Все полученные покрытия формиру­
ются с нано- или нанокомпозитной структурой. 
Первоначально на поверхности стали осажда­
ются зародыщи размером 16 нм; с увеличени­
ем времени ГХО эти частицы заполняют повер­
хность, а затем и пространство, незначитель­
но меняя свои размеры (табл. 1). В результате 
по принципу «свободного падения апельсинов 
(кластеров)» [23] на подложке формируются вы­
сокоорганизованные пленки с сильно развитой 
зернограничной поверхностью. Скорость рос­
та ГХ-слоев на стали составляет 200—250 нм/ч. 
При последующем нагреве стали У8 размер зе­
рен в полученных ГХ-покрытиях увеличива­
ется с повыщением температуры (см. табл. 1 ); 
при этом сначала преобладает наноразмерная 
структура слоев, а выще 500 °С формируется на- 
нокомпозитная структура, в которой появля­
ются отдельные зерна (размером более 100  нм). 
Отмеченные ранее высокие антифрикционные 
свойства покрытий на стали после высокотем­
пературного нагрева до 1050 °С обусловлены 
формированием такой композиционной (на- 
нополикристаллической) структуры, в которой 
оптимально сочетаются размеры и количество 
нано- и поликристаллических зерен.
О высокой модифицирующей способнос­
ти вододисперсных химических составов сви­
детельствует больщая толщина (800—900мкм) 
зоны воздействия ГХО на стальной матери­
ал, в котором структура приобретает размы­
тый серый цвет (рис. 7). Как видно, на глубине 
до 250 мкм по границам зерен осаждаются отде­
льные дисперсные частицы.
Результаты спектрального анализа (рис. 8 , 9) 
свидетельствуют о том, что при ТГХО на повер­
хности стали формируются дискретные структу­
ры на базе сложнолегированных оксидов с учас­
тием железной основы. Однако рентгеновским 
анализом не установлен фазовый состав покры-
1. Влияние параметров ТГХО стали У8 на размер зерен в покрытии
Время химического осаждения ГХ-покрытия, мин 10 30 60 120
Размер зерен в покрытии, нм 16 24 25 35
Температура нагрева покрытия, °С 100 150 250 300 400 500 600 700 800 870 1000
Размер зерен в покрытии, нм 25-30 30-34 90-95 90-95 90-97 90-100 95-110 110-120 90-100 90-110 90-205
47
«МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ» № 1,2013
1 . N
Рис. 6. Структура поверхности стали У8 после гидрохимической обра­
ботки в течение 10 мин (а), 30 мин (б), 1 ч (в, г), 2 ч (д) и термогидрохи­
мической обработки при нагреве до 1000 °С (е). Состав вододисперсной 
среды — оптимальный на основе ТІО2 + М0О3
Рис. 7. Панорамная микроструктура поперечного среза стали У8, под­
вергнутой ТГХО в оптимальной вододисперсной среде на основе ТІО2 + 
МоОз (слева — поверхность, справа — сердцевина)
Еіігл S p e c t . Inten. S t d E l e m e n t Sig m a A t o m i c
T y p e C o r r n . Corrn. % %
0 К ED 0.624 2.24 25 . 1 3 0.59 62.15
Na К CD 0.961 1.76 0 . 5 9 0.08 1.01
А1 К ED 1.002 1.64 1.70 0.07 2.49
Сг К ED 0.971 1 .10 0.72 0.14 0.55
Fe К ED 0..963 1.07 14.06 0.34 9.96
Ко L 
Total
EU 0.902 1.66 57.80
1 0 0 . 0 0
0.54 23.84
100. 0 0
Рис. 8. Результаты спектрального анализа поверхности стали У8, 
подвергнутой ТГХО в оптимальной вододисперсной среде на основе 
ТІО2 +  МоОз
тии, поскольку их наноструктура счи­
тается рентгеноаморфной [16, 24].
При ТГХО стали формируются два 
типа композиционных структур:
1) структура композиции «твердо­
смазочный слой—переходный слой— 
твердая матрица», состоящая из мак­
роэлементов (матрица, слой) с раз­
личными свойствами; такая структура 
образуется при выполнении всех режи­
мов ТГХО;
2) нанокомпозитная структура са­
мого твердосмазочного покрытия, со­
стоящая из оптимально чередующихся 
нано- и микроэлементов (нано- и по­
ликристаллитов); такая структура об­
разуется только после нагрева ГХ- 
покрытия выше 500 °С.
Напряженное состояние. Рентгено­
структурные исследования (табл. 2) по­
казали, что после оптимальной ТГХО 
стали У8 (HRC 60) формируются оста­
точные сжимающие напряжения 1-го 
рода на глубину до 100 мкм (в преде­
лах разрешения прибора). Все съемки 
выполняли на дифрактометре ДРОН- 
3.0 в режиме сканирования по точ­
кам в монохроматизированном СиА'о,- 
излучении. Расчет макронапряжений 
в стали осуществляли по методике од­
ной съемки как сумму напряжений оі, 
02 по формуле [25, 26]:
0,3-02
где Е  — модуль Юнга; р — коэффици­
ент Пуассона; d^  — межплоскостное 
расстояние для ненапряженного мате­
риала; d  ^ — среднее межплоскостное 
расстояние для напряженного матери­
ала в направлении, перпендикулярном 
к поверхности образца.
В результате установлено (см. 
табл. 2), что величина макронапряже­
ний сжатия ТГХ обработанной ста­
ли возрастает в 1,7 раза по сравнению 
с необработанной сталью и сравнима 
с уровнем напряжений, создаваемых
2. Результаты рентгеновской съемки стали У8
Режим
обработки стали Фаза (линия) 20х, град 200, град rfj., нм do, нм а, МПа
Плотность 
дислокаций, 10’ см'-
TO
a-Fe (220) [06-0696]
98,889 98,945 1,01379 1,0134 -270 2,77943
ТГХО 98,865 98,945 1,01408 1,0134 -470 2,77711
48
КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Рис. 9. Точечное распределение элементов на поверхности 
стали У8, подвергнутой ТГХО в оптимальной вододисперс­
ной среде на основе ТІО2 + М0О3
методами пластической деформации (ППД, 
МГПД и др.) [27, 28]. Если при ППД сплавов со­
здается плотность дислокаций, равная 10'®—10'^  
на см“  ^ [9, 29], то при ТГХО стали число дисло­
каций по сравнению с исходным состоянием 
существенно не меняется (см. табл. 2).
Микронапряжения (2-го рода) в ТГХ упроч­
ненной стали выявлены не были, не отмечено 
также статических искажений решетки [25, 26].
Если растягивающие напряжения способству­
ют самопроизвольному зарождению и распро­
странению трещин, то зональные сжимающие 
напряжения благоприятно уравновешивают раз­
рушающие напряжения, возникающие при экс­
плуатации инструментов и деталей машин, уве­
личивают их выносливость и живучесть.
Применение результатов исследований
В результате производственных испытаний 
установлено, что ТГХО с использованием водо­
дисперсных оксидных составов позволяет увели­
чить износостойкость различных видов стальных 
инструментов и деталей машин в 1,3—4,5 раза, 
по сравнению со стандартно термообработан­
ными (табл. 3). Процесс термогидрохимической 
обработки внедрен в Беларуси на предприятиях 
«МТЗ», «БелАЗ», «Мотовело» и др.
Выводы
1. Разработанный процесс термогидрохими­
ческой обработки имеет двойственный харак­
тер упрочнения: на поверхности стали осажда­
ется наноструктурированное твердосмазочное 
покрытие, а в подслое создается зона высоких 
напряжений сжатия, сравнимых с уровнем на­
пряжений, создаваемых методами поверхност­
ной пластической деформации.
2. При термогидрохимической обработке 
формируются два типа композиционных струк­
тур: 1) структура композиции «твердосмазочный 
слой—переходный слой—матрица», состоящая 
из макроэлементов (матрица, слой) с различны­
ми свойствами; 2) нанокомпозитная структура 
твердосмазочного покрытия после его нагрева 
выше 500 °С, в которой оптимально чередуются
3. Результаты испытаний изделий и инструментов, подвергнутых ТГХО
Вид инструмента, 
изделия
Материал инструмента, 
изделия Место испытаний (название компании)
Повыщение 
стойкости, Кц/
Метчики Быстрорежущие стали «Daewoo» (Корея), «ПМЗ», «УМПО» (РФ), «БелАЗ», 
«МТЗ», «Мотовело» (РБ) 2-4,1
Ленточные пилы Быстрорежущие стали «VUHZ» (Чехия) 2,5-3
Сверла Быстрорежущие стали «Р8» (Словакия), «VUHZ» (Чехия), «Дуке» (РФ), «Мо­
товело», «БелАЗ» (РБ) 1,8-2,9
Зенкера Быстрорежущие стали «САЛЮТ», «Искра», ВТЗ (РФ) 1,8-3
Развертки Быстрорежущие стали «Мотовело», «БАТЭ», «АГУ» (РБ) 1,5-2,7
Протяжка Быстрорежущие стали «Мотовело», «АГУ» (РБ) 2-2,5
Резцы Быстрорежущие стали «Мотовело», «БелАЗ» (РБ) 1,3-1,9
Долбяки Быстрорежущие стали «Мотовело» (РБ) 1,6-2,1
Фрезы Быстрорежущие стали «Мотовело», «БелАЗ», «МТЗ» (РБ) 2-4,5
Ножи для обработки 
стекловолокна
Быстрорежущие стали «Skloplast» (Словакия) 1,9-2,2
Штампы холодного 
деформирования
Штамповые стали «ZVL-LSA» (Словакия), «БелАЗ» (РБ) 1,8-2,5
Втулки для автосамо­
свала «БелАЗ»
Конструкционные стали «БелАЗ» (РБ) 1,5-2
49
«МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ» № 1, 2013
нано- и микроэлементы (нано- и поликристал­
литы).
3. В результате оптимизации процесса термо­
гидрохимической обработки стали У8 коэффи­
циент трения ее поверхности при сухом трении 
скольжения снизился в 8,3 раза по сравнению 
с необработанной сталью. Отмечена высокая 
термическая стабильность нанокомпозитных 
структур полученных покрытий, которые после 
нагрева до 1050 °С сохраняют низкий коэффи­
циент трения (/■ = 0,09) при отсутствии смазки.
4. Разработан простой безэлектролизный 
способ термогидрохимической обработки, ко­
торый позволяет повысить стойкость различных 
видов стальных инструментов и деталей машин 
в 1,3—4,5 раза, по сравнению со стандартно тер­
мообработанными.
список ЛИТЕРАТУРЫ
1. Патент 2023027 (Российская Федерация) Шматов А. А., Ворош- 
нин Л.Г. Способ упрочнения инструмента из быстрорежущей 
стали. Бюл. 21, 1994.
2. Шматов А.А. Комбинированное объемно-поверхностное уп­
рочнение стального режущего инструмента / /  Вест. Брест, гос. 
тех. ун-та. Сер. Машиностроение. 2008. № 4. С. 16—21.
3. Шматов А. А  Нанотехнология низкотемпературного термохи­
мического упрочнения готового к эксплуатации инструмента. 
Сб. науч. тр. Наноструктурные материалы: получение, свойс­
тва, применение. Мн. 2009. С. 221—230.
4. Шматов А.А. и др. Компьютерное проектирование процесса 
ТГХО для формирования твердосмазочных покрытий на инс­
трументальной стали У8 / /  Вест. Полоц. гос. ун-та. Сер. В. Про­
мышленность. 2010. № 2. С. 139—146.
5. Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение. 3-е изд., пе- 
рераб. и доп. М.: Машиностроение, 1990. 528 с.
6. Приходько В.М. Петрова Л.Г., Чудина О.В. Метаьлофизичес- 
кие основы упрочняющих технологий. М.: Машиностроение, 
2003. 384 с.
7. іуійннскнй Л.И., Плохов А. В. Исследование структуры и физи­
ко-химических свойств покрытий. Новосибирск: Наука, 1980. 
178 с.
8. Савицкий Е.М ., Клячко В.С. Металлы космической эры. М.: 
Метадлургия. 1978. 120 с.
9. Материатоведение: учебник для вузов /  Под обш. ред. Б.Н. Ар- 
замасова. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005. 648 с.
10. Верещака А.С., Третъяков И.П. Режущие инструменты с изно­
состойкими покрытиями. М.: Машиностроение, 1986. 192 с.
11. Щерба В.Я., Лисовский А.Л. Новые композиционные материа­
лы: учеб.-метод. комплекс. Новополоцк: ПГУ, 2009. 220 с.
12. Справочник по композиционным материалам /  Пер. с англ, 
под ред. Дж. Любина. М.: Машиностроение, 1988. Т. 1. 447 с., 
Т. 2. 581с.
13. Антонюк В.С., Ляшенко Б.А., Сорока Е.Б. Выбор параметров 
покрытий с дискретной структурой при упрочнении повер­
хности режущего инструмента / /  Упрочняющие технологии 
и покрытия. 2005. № 3. С. 21—27.
14. Лыгденов Б.Д. Фазовые превращения в сталях с градиентны­
ми структурами, полученными химико-термической и хими- 
ко-термоциклической обработкой / / Дис. ... канд. техн. наук. 
01.04.07. Новокузнецк. 2004. 21 с.
15. Материаловедение. Технология конструкционных материалов /  
Под ред. В.С. Чередниченко. М.: Омега-Л. 2008. 752 с.
16. Наноструктурные материалы-2008 /  (НАНО-2008). Материалы 
Первой междуиар. науч. конф. Мн.: Белорус, наука, 2008. 765 с.
17. Гаркунов Д.Н., Корник П.И. Виды трения и износа. Эксплуа­
тационные повреждения деталей машин. М.: Изд-во МСХА, 
2003.344 с.
18. Мышкин Н.К., Петроковец М.И. Трение, с.мазка, износ. М.: 
Физматлит, 2007. 368 с.
19. Польцер Г , Майсснер Ф. Основы трения и изнашивания. М.: 
Машиностроение, 1984. 264 с.
20. Фридман Я.Б. Механические свойства металлов. М.: Машино­
строение, 1974. Т. 2. 135 с.
21. Витязь П.А. Твердосмазочные покрытия в машиностроении. 
Мн.: Бел. наука, 2007. 170 с.
22. Бельский С.Е., Тофпенец Р.Л. Структурные факторы эксплу­
атационной стойкости режущего инструмента. Мн.: Наука 
и техника, 1984. 128 с.
23. СуздалевИ.П. Нанотехнология:физико-химиянанокластеров, 
наноструктур и наноматериалов. М.: КомКнига, 2006. 592 с.
24. Гусев АИ . Наноматериалы, наноструктуры, нанотехнологии. 
М.: Физматлит. 2009. 416 с.
25. Уманский Я.С. и др. Кристаллография, рентгенография и элек­
тронная микроскопия М.: Металлургия, 1982. 632 с.
26. Горелик С.С., Расторгуев Л.Н., Скаков Ю.А. Рентгенографи­
ческий и электронно-оптический анализ. М: Металлургия, 
1970. 107 с.
27. Научные основы повышения малоцикловой прочности /  
Под ред. Н.А. Махутова. М.: Наука, 2006. 623 с.
28. Бойцов В.Б. Чернявский А.О. Технологические методы повы­
шения прочности и долговечности. М.: Машиностроение, 
2005. 128 с.
29. Фетисов Г.П., Гарифуллин Ф.А. Материаловедение и техноло­
гия металлов. М.; Изд-во Оникс, 2007. 624 с.
50