Влияние меди на формирование износостойких ультрадисперсных и наноструктурированных поверхностных слоёв трения хромистых сталей
В. В. Тихонович$^{1}$, А. Н. Грипачевский$^{1}$, В. Г. Новицкий$^{2}$
$^{1}$Институт металлофизики им. Г. В. Курдюмова НАН Украины, бульв. Академика Вернадского, 36, 03142 Киев, Украина
$^{2}$Физико-технологический институт металлов и сплавов НАН Украины, бульв. Академика Вернадского, 34/1, 03142 Киев, Украина
Получена: 02.03.2021. Скачать: PDF
Исследовано влияние введения в сталь 120Х15 структурно-свободных включений меди ($\varepsilon$-фазы), при её легировании этим элементом в количестве 10% вес., на механизм формирования на поверхностях трения износостойких сверхмелкодисперсных покрытий, благодаря которым контактная пара сталь 120Х15–сталь 20Х13 переходит в стационарный режим работы с минимальными коэффициентом трения и износом. Показано, что эти покрытия состоят из отдельных слоёв, которые формируются при наслоении на поверхности трения микровыступов металла, образующихся в процессе приработки узлов трения в результате локального разрушения металла и его переноса между телами. Установлено, что легирование стали 120Х15 10% вес. меди не изменяет структуру и фазовый состав исходного сплава, но при этом дополнительно появляются включения $\varepsilon$-Cu фазы. В зависимости от размера включения $\varepsilon$-Cu фазы имеют различное происхождение и формируются из жидкого расплава, аустенита и феррита. Исследован механизм влияния дополнительного легирования стали 120Х15 медью на повышение твёрдости и упругости сплава. Установлено, что влияние меди на твёрдость и упругость стали 120Х15Д10 увеличивается при пластической деформации сплава благодаря разрушению сетки эвтектической составляющей, измельчению и частичному растворению включений $\varepsilon$-Cu фазы. Показано, что дополнительное легирование стали 120Х15 медью снижает разницу между механическими свойствами тел, образующих узел трения. Поэтому, если у рабочей пары сталь 120Х15–сталь 20Х13 слои трения преимущественно формируются из металла стали 120Х15, то у рабочей пары сталь 120Х15Д10–сталь 20Х13 вклад обоих тел в формирование слоёв трения отличается не так заметно. Это приводит к более равномерному износу тел пары трения и уменьшению её суммарного износа.
Ключевые слова: трение скольжения, износостойкость, наноструктурированный материал, ультрадисперсная структура, включения $\varepsilon$-Cu фазы, поверхностные слои трения, массоперенос.
URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v43/i07/0853.html
PACS: 06.60.Vz, 62.20.Qp, 62.25.-g, 68.35.Ct, 81.07.Bc, 81.16.Rf, 81.40.Pq