Влияние меди на формирование износостойких ультрадисперсных и наноструктурированных поверхностных слоёв трения хромистых сталей
В. В. Тихонович1, А. Н. Грипачевский1, В. Г. Новицкий2
1Институт металлофизики им. Г. В. Курдюмова НАН Украины, бульв. Академика Вернадского, 36, 03142 Киев, Украина
2Физико-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 (ε-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 ε-Cu фазы. В зависимости от размера включения ε-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 ε-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 ε-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