Loading [MathJax]/jax/output/HTML-CSS/jax.js

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


ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
  1. Т. С. Скобло, Н. М. Можарова, Литейное производство, 4, № 1: 2 (2008).
  2. Ю. С. Бобро, М. Ф. Баранов, О. И. Коваленко, ФХММ, 4, № 1: 112 (1975).
  3. В. А. Игнатов, В. К. Соленый, В. Л. Жук, А. И. Туяхов, Металл и литье Украины, 10, № 11: 31 (2001).
  4. В. П. Гаврилюк, В. И. Тихонович, И. А. Шалевская, Ю. И. Гутько, Абразивостойкие высокохромистые чугуны (Луганск: Ноулидж: 2010).
  5. Е. В. Рожкова, В. В. Румянцев, О. М. Романов, А. В. Трещалин, Металлургия машиностроения, 1, № 4: 19 (2002).
  6. Б. А. Кириевский, Л. Г. Смолякова, Т. К. Изюмова, Литые износостойкие материалы: Сборник (Киев: ИПЛ АН УССР: 1978), с. 45.
  7. Т. Огнева, Н. Мартюшев, И. Альтпетер, М. Сурков, А.Токарев, Т. Крутская, Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты), 20, № 2: 130 (2018). Crossref
  8. N. V. Stepanova, T. A. Zimogliadova, A. Y. Ognev, D. S. Krivizhenko, Y. N. Maliutina, and O. A. Zimogliadova, IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, No. 286: 2018 (2017). Crossref
  9. G. I. Silman, V. V. Kamynin, and V. V. Goncharov, Metal Sci. Heat Treatment, 40, Nos. 7–8: 387 (2007). Crossref
  10. Н. В. Степанова, В. Кумар, В. А. Кузнецов, П. А. Попелюх, Е. Д. Головин, Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты), № 1 (54): 81 (2012).
  11. Н. В. Степанова, А. А. Батаев, А. А. Ситников, Т. Н. Осколкова, Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты), № 4 (69): 72 (2015). Crossref
  12. G. I. Silman, Metal Sci. Heat Treatment, 51, Nos. 1–2: 19 (2009). Crossref
  13. И. А. Батаев, Н. В. Степанова, А. А. Батаев, А. А. Никулина, А. А. Разумаков, Физика металлов и металловедение, 117, № 9: 932 (2016). Crossref
  14. I. A. Bataev, N. V. Stepanova, A. A. Bataev, A. A. Nikulina, and A. A. Razumakov, Phys. Metals Metallogr., 117, No. 9: 901 (2016). Crossref
  15. N. V. Stepanova, I. A. Bataev, Y.-B. Kang, D. V. Lazurenko, A. A. Bataev, A. A. Razumakov, and A. M. Jorge Junior, Materials Characterization, 117: 260 (2017). Crossref
  16. Y. Prasetyo, S. K. Lee, and E. R. Baek, Key Eng. Mater., 457: 386 (2011). Crossref
  17. M. Tsujikawa, N. Matsumoto, K. Nakamoto, and Y. Michiura, Key Eng. Mater., 457: 151 (2011). Crossref
  18. C-H. Hsu and K-T. Lin, Mater. Sci. Eng.: A, 528, No. 18: 5706 (2011). Crossref
  19. R. K. Dasgupta, D. K. Mondal, T. K. Chakrabarti, and A. C. Ganguli, J. Mater. Eng. Performance, 21(8): 1728 (2012). Crossref
  20. K. Choe, S. Lee, M. Kim, and K. Lee, Mater. Sci. Forum, 654–656: 1448 (2010). Crossref
  21. В. И. Тихонович, О. И. Коваленко, Ю. Г. Бобро, В. Г. Новицкий, Процессы литья, 3: 23 (1994).
  22. В. Г. Новицкий, В. П. Гаврилюк, В. И. Тихонович, Трение и износ, 27, № 6: 628 (2006).
  23. V. Novytskyi, V. Havryliuk, and V. Lakhnenko, J. Mater. Sci. Res., 2, No. 3: 33 (2013). Crossref
  24. Н. С. Цикунов, В. А. Батырев, А. Н. Грипачевский, В. В. Тихонович, Пакет программ для обработки результатов количественного рентгеноспектрального микроанализа методом ZAF на мини-ЭВМ (Киев: 1981) (Препр./АН Украины. Ин-т металлофизики, 81.16, 1981).
  25. В. В. Немошкаленко, В. В. Горский, В. В. Тихонович, И. А. Якубцов, Металлофизика, 6, № 6: 93 (1984).
  26. С. И. Булычев, В. П. Алехин, А. П. Терновский, ФиХОМ, 2: 58 (1976).
  27. М. Х. Шоршоров, С. И. Булычев, В. П. Алехин, Методические рекомендации по исследованию физико-механических свойств материалов непрерывным вдавливанием наконечника (Москва: ИМЕТ АН СССР: 1980).
  28. В. А. Галанов, О. Н. Григорьев, Ю. В. Мильман, Проблемы прочности, 11: 93 (1983).
  29. В. В. Тихонович, Металлофиз. новейшие технол., 33, № 12: 1671 (2011).
  30. В. В. Тихонович, Металлофиз. новейшие технол., 37, № 6: 817 (2015). Crossref
  31. В. В. Тихонович, В. Н. Уваров, Успехи физ. мет., 12, вып. 2: 209 (2011). Crossref
  32. В. В. Тихонович, Металлофиз. новейшие технол., 38, № 6: 763 (2016). Crossref
  33. K. Shubhank and Y. Kang, Computer Coupling of Phase Diagrams and Thermochemistry, 45: 127 (2014).
  34. A. A. Bataev, N. V. Stepanova, I. A. Bataev, Y. Kang, and A. A. Razumakov, Metal Sci. Heat Treatment, 60, Nos. 3–4: 150 (2018). Crossref
  35. И. А. Батаев, Н. В. Степанова, А. А. Батаев, А. А. Разумаков, Известия высших учебных заведений. Физика, 60, № 6: 86 (2017). Crossref